Kunskap om kollagen ska ge snabbare läkning av senor

Ett plötsligt utfall – och så smäller det till i benet. Att hälsenan går av är en ganska vanlig skada i sporter som tennis, badminton och fotboll. Vid Lunds universitet ska Hanna Isaksson detaljstudera kollagenet, det material senan består av, och se hur det läker under olika belastning. På sikt kan det ge kunskap om vad senan behöver för att läkningen ska gå så bra som möjligt.

Hanna Isaksson

Professor i biomedicinsk teknik

Wallenberg Academy Fellow 2017

Lärosäte:
Lunds universitet

Forskningsområde:
Biomekanik med fokus på mekanobiologi och skademekanismer i ben, brosk och senor

Våra senor är rika på kollagener, sega och slitstarka ämnen som gör kroppens vävnader stabila, starka och elastiska. När en trasig hälsena läker ihop är det framför allt kollagenfibrer som återbildas. Först ligger de lite huller om buller i senan, men med tiden lägger sig varje fiber i belastningsriktningen.

– Belastar man senan för lite läker den långsammare, det tar alltså längre tid att få tillbaka rörelseförmåga och bra funktion. Men med för hög belastning kan den gå av igen, säger Hanna Isaksson.

Hon forskar vid Lunds universitets avdelning för biomedicinsk teknik. Som Wallenberg Academy Fellow ska hon kombinera experiment, datorsimuleringar, analyser och nya beräkningsmetoder för att gå till botten med hur hälsenan reagerar på belastning, och hur det kan användas för att förbättra läkningen.

Hennes forskningsområden kallas biomekanik och mekanobiologi och ligger i gränslandet mellan biologi och ingenjörsvetenskap. Det handlar om att förstå hur kroppen reagerar på och anpassar sig till mekanisk belastning över tid, till exempel vid rymdresor, hård träning och vissa sjukdomar.

– Det jag gör just nu handlar mycket om att studera kollagenet i detalj och lära sig mer om dess mekanik och hur den förändras vid belastning. Men på längre sikt kan det också hjälpa oss att förstå kroppens reaktion så att man kan hitta sätt att få hälsenor att läka bättre, säger Hanna Isaksson.

Närstudie av dämpningsförmågan

Senor har till uppgift att hålla fast musklerna vid skelettet och behöver vara starka men också elastiska. De ska dämpa krafterna vid rörelse. En skadad sena som inte läker bra blir styv och får sämre dämpningsförmåga. Det är just dämpningen som Hanna Isaksson och hennes kollegor framför allt vill studera. Med hjälp av experiment lägger de grunden för nya beräkningsmodeller för att simulera hur vävnad kan väntas bete sig under olika påfrestningar.

– Experimenten behöver vi göra för att kunna sätta rätt siffror på allt. I dag finns inte de data vi behöver för att kunna göra de här beräkningarna och utveckla modeller. När vi är klara med modellerna är målet att de ska kunna användas för att studera processer även på andra ställen i kroppen, säger Hanna Isaksson.

”Nu kan jag fokusera på något under en lång period och har tillräckligt med resurser för att sätta mer än en forskare på samma projekt, vilket krävs för att kombinera experimentell forskning med datorsimuleringar. Den möjligheten har man sällan med annan finansiering.”

Experimenten utförs framför allt på senor från råttor. Hanna Isaksson kommer att studera både oskadade hälsenor och skadade som har läkt under olika mycket belastning. Hon ska analysera hur mängden av olika typer av kollagen förändras under läkningen, hur mycket vätska som lagras, hur fibrerna lägger sig och vad allt detta betyder för senans funktion.

Senor belastas och bestrålas samtidigt

Helst vill Hanna Isaksson titta på sammansättningen, strukturen och funktionen på en och samma gång.

– Vi ska belasta senorna inuti en synkrotronljusanläggning, till exempel MAX IV här i Lund. På så vis kan vi titta på hur strukturen ändras samtidigt som belastningen sker, säger Hanna Isaksson.

Hon visar hur senan ska monteras så att den kan dras i olika riktningar under analysen. Synkrotronljus är elektromagnetisk strålning som kan användas för att studera en mängd egenskaper hos olika material. MAX IV är just nu en av världens modernaste anläggningar för sådan forskning men Hanna Isaksson reser också till andra ställen i världen där man kan göra liknande försök, bland annat Schweiz.

Med synkrotronljuset kommer hon också att göra tomografistudier, som ger 3D-bilder av senan genom att den avbildas i många skikt. Målet är att se hur fibrerna i senan rör sig och omfördelas relativt varandra. Med den kunskapen går det sedan att utveckla nya beräkningsmodeller för hur man mäter och bestämmer en senas dämpningsförmåga, och vilken som är den optimala belastningen.

En mellanhand mellan sjukhuset och tekniken

Hanna Isaksson växte upp med en mamma som var läkare och en pappa som var ingenjör. Efter gymnasiet studerade hon kemiteknik i Uppsala där det fanns ett program med läkemedelsinriktning, men hon bytte spår efter ett tag och fokuserade på materialteknik. Examensarbetet gjorde hon i USA, hos en forskare som arbetade med biomekanik.

– Hon var fantastisk och blev en viktig förebild för mig. Det var där jag hittade mitt område. När jag sedan fick en doktorandtjänst på ett medicinskt forskningsinstitut i Schweiz var nästan alla omkring mig ortopeder eller veterinärer.

Där lärde Hanna Isaksson sig att ”prata språket” – det medicinska språket, som behövs för att knyta ihop ingenjörens tekniska kunnande med patienternas behov.

– Ibland faller mitt fält lite mellan stolarna, när teknikerna tycker att vi inte är tillräckligt tekniska och medicinarna att vi inte är tillräckligt medicinskt relevant. Men i praktiken är vi en mellanhand mellan sjukhuset och den tekniska fakulteten. Vi kan lösa frågor som de två inte hade klarat på egen hand. Det är roligt!

Text Lisa Kirsebom
Bild Magnus Bergström