Säg kemi och många associerar fortfarande till miljöförstöring och gifter. Men den gamla bilden håller på att suddas ut inom forskningen. Idag är konceptet grön kemi spritt till många lärosäten. Vid Stockholms universitet drar forskare nytta av grön kemi i ett projekt inriktat mot framtidens läkemedel.
Projektanslag 2019
Access to potent medical drugs through polymorph-specific crystallization enabled by ionic liquids
Huvudsökande:
Professor Anja-Verena Mudring
Medsökande:
Mattias Edén
Alexander Lyubartsev
Belén Martín Matute
Xiaodong Zou
Lärosäte:
Stockholms universitet
Beviljat anslag:
33 000 000 kronor under fem år
Miljödebatten om skadliga kemikalier tog fart på 1960-talet med boken Tyst vår. Där tog Rachel Carson bland annat upp hur naturen påverkades av bekämpningsmedlet DDT. Sedan dess är den allmänna bilden av kemi nedsolkad – något som professor Anja-Verena Mudring vill ändra på.
– Till mina studenter brukar jag säga att vi alltid måste hålla ett kritiskt öga på hur våra forskningsresultat utnyttjas och vara medvetna om långsiktiga effekter. Men samtidigt påminner jag om kemins enorma potential för samhället och allt positivt vi kan bidra med.
Ett sådant område är framtidens läkemedel. Anja-Verena Mudring leder ett projekt finansierat av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse där en grupp forskare ska ta reda på om joniska vätskor kan ersätta organiska lösningsmedel och därmed skapa helt nya möjligheter i framtagandet av framtidens läkemedel.
– Bakgrunden är hälsoutmaningen med en åldrande befolkning. Globalt ser vi ett stort behov av att utveckla nya och effektivare läkemedel för sjukdomar som är kopplade till hög ålder, men även till olika livsstilsfaktorer som ohälsosam mat och stillasittande.
Nya aktiva substanser
Ett viktigt steg i all läkemedelsutveckling brukar vara att vaska fram nya aktiva substanser. Den aktiva substansen ska ha de önskade biologiska effekterna i människokroppen. Men man måste också finna det bästa sättet att administrera substansen, till exempel som tablett eller injektion.
För att skapa en form av läkemedlet som kroppen kan ta upp på rätt sätt behöver den aktiva substansen kristalliseras med hjälp av organiska lösningsmedel.
– I den processen förekommer idag svårigheter och begränsningar och vi hoppas att vår forskning om joniska vätskor ska bidra till ett genombrott.
Liknas vid lego
Joniska vätskor har unika egenskaper som gör dem till viktiga lösningsmedel för grön och hållbar kemi. Kortfattat kan joniska vätskor beskrivas som salter som är flytande vid rumstemperatur. Det kan jämföras med vanligt koksalt som smälter vid 800 grader Celsius.
Joniska vätskor består av stora organiska byggstenar som är positivt och negativt laddade i form av katjoner och anjoner.
– Det fungerar ungefär som lego. Du kan ta en röd kloss, en grön eller en blå och kombinera dem hur som helst. Det är en närmast oändlig lekplats för kemister, säger Anja-Verena Mudring.
Forskarna vill nu studera den okända potential som finns hos joniska vätskor. Tanken är att förse de joniska vätskornas katjoner och anjoner med olika funktionaliteter för att på det sättet skapa ett samspel mellan de joniska vätskorna och den aktiva läkemedelssubstansen. Bland annat kan man påverka egenskaper som smältpunkt och viskositet, ”tjockhet”.
– Drömmen är att vi ska kunna skräddarsy strukturen hos de joniska vätskorna för att styra kristalliseringen av den aktiva substansen på ett sätt som inte är möjligt med organiska lösningsmedel.
Miljövänligare och säkrare
Forskningen väcker förhoppningar om helt nya sorters läkemedel, men banar också väg för en miljövänligare tillverkningsprocess, berättar Anja-Verena Mudring.
– Många organiska lösningsmedel är giftiga och vid kemiskt spill uppstår risker för arbetarna, till exempel att kemikalierna kommer ut i inandningsluften eller att en gas exploderar.
Joniska vätskor är luktfria och dessutom lättare att kontrollera. De kan inte fatta eld och brinna, vilket innebär att man kan höja säkerheten i kemiska processer.
Projektet bedrivs i en vetenskaplig miljö som Anja-Verena liknar vid en riktig ”kemi-hub”. Hon kom till Stockholms universitet 2016 – då närmast från Iowa State University och Ames Laboratory vid USA:s energidepartement (DOE) – och började genast diskutera forskningsidéer med sina nya kollegor.
– Vi utvärderade våra styrkor och upptäckte att de verkligen kompletterar varandra. Här finns en mycket bred kompetens samlad på ett ställe.
I projektet ingår även Belén Martín Matute som arbetar med organisk syntes, Alexander Lyubartsev som gör modelleringen och Xiaodong Zou och Mattias Edén som studerar hur joniska vätskor interagerar med de aktiva substanserna.
En ny dimension
Idag finns omkring 50 vanliga lösningsmedel. Det ska jämföras med joniska vätskor där varje kombination utgör ett eget material. Att utforska dem tar lång tid och att producera molekyler är också tidskrävande, men för kemisterna är det som att stiga in i en ny värld.
– Mångfalden av joniska vätskor öppnar en helt ny dimension och det kan spilla över på flera områden, säger Anja-Verena Mudring.
De nya rönen kan komma till nytta inom livsmedelsproduktion för att ta fram nya och hälsosammare tillsatser i mat. Ett annat område är energilagring och nya sätt att tillverka vätgas genom sönderdelning av vatten med solljus och lämpliga fotokatalysatorer, som skapas med hjälp av joniska vätskor.
– Vi bygger hela tiden upp en ny grundläggande förståelse. Målet är att med grön kemi optimera material som ett bidrag till att förbättra människors livskvalitet.
Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström
