Forskningsmedel till unik 3D-avbildningsmetod

Stiftelsen för strategisk forskning (SSF) har tilldelat 6,8 miljoner till forskare vid Luleå tekniska universitet för att utveckla en ny avbildningsmetod som kan få stor betydelse för framtida forskning och innovation, inom cancerdetektion, materialutveckling, miljöforskning och industri.

– Förhoppningen är att vi ska kunna utveckla en avbildningsmetod som gör att vi bland annat kan detektera cancer i ett tidigare skede, och på ett snällare sätt, genom att vi inte behöver förändra vävnaden eller använda hälsofarlig strålning för att kunna mäta den, säger Kerstin Ramser, professor i Experimentell mekanik vid Luleå tekniska universitet.

Målet för forskarna inom Experimentell mekanik, är en ny 3D-avbildningsmetod InFeRa. Inom bland annat medicin finns ett stort behov av att kunna ta tredimensionella ämnesspecifika bilder direkt i den miljö ett prov befinner sig, för att göra minimal påverkan på provet. I dag måste istället ett mätobjekt tas ur kroppen eller ur en försöksuppställning, färgas in, och ofta förstöras för att kunna analyseras. I det föreslagna instrumentet InFeRa kommer tre metoder att föras samman till en kompakt utrustning med en mjukvara för registrering, analys och visning av 3D-bilder.

– Vi kommer att bygga upp en helt ny avbildningsmetod som är baserad på vår tidigare forskning inom området, så metoden är under utveckling hos oss, säger Mikael Sjödahl, professor i Experimentell mekanik vid Luleå tekniska universitet.

InFeRa kombinerar interferometrisk avbildning (InFe), som ger djupupplöst information om struktur, med Ramanspridning (Ra) som ger information om ett specifikt ämnes koncentration och lokalisering samt om biokemiska processer. En rumslig ljusmodellerare ger ett programmerbart interferensmönster som kan användas för kontrollerad 3D skanning genom provet. InFeRa kommer att kunna minska behovet av separata, kostsamma, tidskrävande kemiska och enzymiska in vitro metoder, det vill säga, att en levande mikroorganism, cell eller biomolekyl studeras utanför sin normala biologiska kontext i till exempel provrör och petriskålar, som påverkar provet.

Även inom industrin och miljöforskning vill man kunna ta 3D-bilder direkt medan en process pågår för att få veta var, hur och varför vissa ämnen bildas. Detta för att studera biokemiska processer eller för att se hur ett ämne påverkar egenskaperna hos ett material. Till en början kommer forskarna vid Luleå tekniska universitet att testa InFeRa på biofilmer (filmer av mikroorganismer på ytor) i bioelektroniska system (BES) i samarbete med forskare inom biokemisk processteknik vid Luleå tekniska universitet. Målet är att- i realtid- studera energiöverföring, molekylsignalering, aktivitet, reaktioner på miljöombyten, tillväxt och åldrande av biofilmen. Bioelektroniska system är en viktig teknik för framtida energialstring.

– Målet är att visa en 3D-struktur över specifika ämnen, som i det här fallet ett protein, var det finns, hur det produceras och reagerar på miljöombyte och hur specifika ämnen påverkar olika material, säger Mikael Sjödahl.

Forskarna inom biokemisk processteknik är positiva till samarbetet:

– För vår del hoppas vi att den nya mättekniken InFeRa kan förbättra effektiviteten på produktion av elektricitet i mikrobiella bränsleceller och produktionen av kemikalier från CO2 i så kallade mikrobiella elektrolysceller. Den här tekniken, InFeRa är speciellt attraktiv då den kan skanna av ytor också i djupled, säger Magnus Sjöblom, forskare i biokemisk processteknik, vid Luleå tekniska universitet.

Genombrottet som forskargruppen inom experimentell mekanik förutser under projektets gång, är att ta fram ett svenskt paketerat instrument som levererar simultan 3D-visualisering av specifika ämnen i inbäddade strukturer (till exempel valda kemikalier i mikrobiella bränsleceller) deras koncentration och förändring i tiden.

Kontakt: Kerstin Ramser, professor i Experimentell mekanik vid Luleå tekniska universitet, kerstin.ramser@ltu.se, 0920-491648, Mikael Sjödahl, mikael.sjodahl@ltu.se, 0920-491220