Kunstigt supermolekyle skal bekæmpe kræft, gigt og herpes
De er bittesmå, de ligner træer, og de kan bruges til at fremstille alt fra printerblæk til kræftmedicin. En dansk forsker har netop udgivet en bog om supermolekylerne 'dendrimerer'.

En dendrimer er et kunstigt skabt molekyle, som har en bestemt struktur, der minder om et træ med både krone og rødder. Dendrimerer har mange, vidt forskellige anvendelsesmuligheder og bruges allerede til bl.a. shampoo, kosmetikprodukter, ink-jet-blæk og teknologi til fladskærme. (Grafik: Kemisk Institut, Københavns Universitet)

Selvom du måske aldrig har hørt om 'dendrimerer', er du formentlig stødt på de små molekyler på den ene eller den anden måde.

De findes i visse typer shampoo, kosmetik, tandfyldninger, printerpatroner og flere andre materialer, som vi støder på i hverdagen.

Og skal man tro på forskerne, vil vi fremover komme til at møde endnu flere dendrimerer - i fremtiden skal de særlige molekyler nemlig være med til at behandle os for sygdomme som kræft, gigt og herpes, fortæller Jørn Bolstad Christensen, som er lektor på Kemisk Institut ved Københavns Universitet.

»Det, som er fantastisk smart ved dendrimerer, er, at vi kan designe molekylerne, næsten fuldstændigt som det passer os. Det betyder, at man kan bruge dem til en masse vidt forskellige formål,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Han er medforfatter til en ny bog om de særlige dendrimer-molekyler, som netop er blevet udgivet af universitetsforlaget Cambridge University Press.

Et miniature-træ

Men hvad er en dendrimer så for et molekyle? Ifølge Jørn Bolstad Christensen kan en dendrimer være opbygget af en række forskellige stoffer - molekylets hemmelighed er, at det har en helt særlig struktur. Hvis man kigger i et mikroskop, ligner molekylet nemlig et lille træ med en stor krone, som forgrener sig.

»Hvis du tænker på et egetræ med rødder, krone og det hele, så har du strukturen på en dendrimer,« forklarer Jørn Bolstad Christensen.

Normalt findes den slags forgrenede strukturer ellers kun hos naturlige, organiske molekyler – altså molekyler som oprindeligt stammer fra levende væsner.

»Dendrimererne er kunstigt fremstillede, men deres struktur betyder, at man kan efterligne de stoffer, som man finder i naturen,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Fakta

En dendrimer er et kunstigt skabt molekyle, som har en bestemt struktur. Strukturen minder om et træ med både krone og rødder.

Træets indhold – de grundstoffer, som molekylet er opbygget af - kan være vidt forskellige, alt efter hvilke egenskaber forskerne ønsker at give til molekylet.

De største dendrimerer er omkring 20 nanometer eller derover (en nanometer svarer til 0,000001 millimeter), mens de fleste andre menneskeskabte molekyler kun er nogle få nanometer.

Dendrimerer har mange vidt forskellige anvendelsesmuligheder. Der eksperimenteres med at bruge molekylerne til alt fra medicin til solcelle-teknologi.

Dendrimerer bruges allerede til blandt andet shampoo, kosmetikprodukter, ink-jet-blæk og teknologi til fladskærme.

Kilde: Jørn Bolstad Christensen

Han tilføjer, at de syntetiske dendrimer-molekyler for eksempel kan efterligne egenskaberne i naturstoffer som hår, træ, perlemor og knogle. 

»Det gør dem ualmindeligt interessante for en masse industrielle og videnskabelige anvendelser, netop fordi de bygger bro mellem det kemiske og det biologiske,« fortæller Jørn Bolstad Christensen.

Fra shampoo til tandfyldninger

Allerede i 1950’erne blev det forudsagt, at man på kunstig vis ville blive i stand til at skabe molekyler, der mindede om naturens egne molekyler og bruge dem til at fremstille nye materialer. Det var imidlertid først i slutningen af 1970’erne, at det første gang lykkedes for en tysk forsker at skabe en dendrimer. Siden da har en række forskere og firmaer kastet sig over dendrimererne, og i dag findes der flere tusinde videnskabelige artikler og patenter på dendrimerer.

»Da jeg skulle skrive bogen, undersøgte jeg hvilke firmaer, som havde patent på dendrimerer. Jeg blev overrasket over, hvor mange forskellige typer af firmaer, der faktisk bruger dendrimerer,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Han tilføjer, at kosmetikfirmaet L’Oreal er et af de firmaer, som har flest patenter på dendrimerer. Dermed er det altså sandsynligt at møde molekylerne i shampooer og kosmetikprodukter, men dendrimerer bliver også brugt ting så forskellige som tandfyldningsmateriale, der ikke krymper og membraner til afsaltningsanlæg.

En solid boks med medicin

Selv forsker Jørn Bolstad Christensen i, hvordan man kan bruge supermolekylerne til at fremstille nye former for medicin.

»I min gruppe arbejder vi med, hvordan man kan bruge dendrimererne som små beholdere. Når man bygger et molekyle med denne her struktur, så opstår der et lille hulrum inden i molekylet. Man kan sige, at det er en lille æske, som er sat rimelig solidt sammen. Og det betyder, at man for eksempel kan putte medicin inden i,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Fordelen ved at putte medicin ind i dendrimerer er ifølge Jørn Bolstad Christensen, at de kunstige molekyler ligner kroppens egne molekyler – og derfor kan dendrimererne snyde sig til at få adgang til indersiden af kroppens celler.

»Man kunne for eksempel forestille sig, at der sad nogle bakterier inden i kroppens celler, som man havde svært ved at få has på. Så kan man lave en dendrimer, som har noget medicin inden i sig, der kan slå bakterierne ihjel. Uden på dendrimeren kan man sætte en stofgruppe, som bliver genkendt af cellen. Den fungerer som en slags nøgle, og på den måde kan dendrimeren få lov til at blive lukket ind i cellen, hvor den kan udløse medicinen og slå bakterierne ihjel,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Målrettet dræbermaskine

Forskerne håber, at dendrimererne måske kan bruges til at fremstille nye former for medicin. Dendrimererne betyder nemlig, at man bedre kan målrette medicinen, så den for eksempel kun rammer kræftceller. (Foto: Colourbox)

Han tilføjer, at de særlige stofgrupper – nøglerne – uden på dendrimererne betyder, at man bedre kan målrette medicinen, så den for eksempel kun rammer kræftceller. På den måde håber forskerne altså at kunne udvikle dendrimererne til at blive præcise dræbermaskiner, som rammer alt fra bakterier til kræftceller, mens de lader raske celler slippe.

En af årsagerne til, at dendrimererne kan arbejde målrettet, er ifølge Jørn Bolstad Christensen, at det er »pænt store molekyler«.

»De største af slagsen har en diameter på 20 nanometer og derover, (en nanometer svarer til 0,000001 millimeter, red.) hvilket er meget stort for menneskeskabte molekyler. De ligger normalt på et par nanometer i diameter,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Han forklarer, at traditionelle lægemidler er lavet af små molekyler, hvilket har den fordel, at de nemt bliver lukket ind i kroppens celler. Til gengæld er ulempen, at små molekyler ofte bliver lukket indenfor af mange forskellige typer celler i kroppen, og dermed bliver medicinen sværere at målrette til lige præcis de syge celler.

»Store molekyler kan derimod ikke bare få lov at komme ind i cellerne. De bliver afvist, hvis ikke de bliver genkendt af cellen,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Kemi-superstjerne er medforfatter

Hans nye bog om dendrimerer er skrevet i samarbejde med kemikeren Ulrik Boas, der er lektor på Veterinærinstituttet ved Danmarks Tekniske Universitet. Initiativet til bogen blev imidlertid taget af amerikaneren Donald Tomalia, der er en international superstjerne inden for dendrimer-kemi.

»Han ville gerne skrive en bog om dendrimerer, som skulle kunne læses af både kemikere og biologer. Sådan en bog havde vi tidligere været med til at skrive, og derfor kontaktede han os for at høre, om vi ville være med i projektet,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Selvom den nye bog sigter mod at være letlæselig for både kemikere og biologer, så indrømmer Jørn Bolstad Christensen, at den ikke er godnatlæsning for hvem som helst.

»Nogle af kapitlerne vil godt kunne læses af en gymnasieklasse, som har kemi på højniveau. Men hvis man ikke har en naturvidenskabelig baggrund, så er den nok ikke let at forstå,« siger Jørn Bolstad Christensen.

Den nye bog bærer titlen ”Dendrimers, Dendrons, and Dendritic Polymers: Discovery, Applications and the Future.”

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.