Björn Högberg

Björn Högberg, Foto: Ulf Sirborn

KEMI: DNA-origami är som ett självbyggande lego

Björn Högberg, född 1975, är professor i molekylära systems biofysik vid Karolinska Institutet.

Han får priset för utveckling av nya metoder och tillämpningar inom DNA-origami.

DNA-origami handlar om att designa små strukturer liknande de som finns inne i kroppen för att sedan kunna studera dem. Först byggs en modell i datorn som sedan tillverkas i verkligheten av långa DNA-molekyler som tvingas vecka sig i bestämda former. Man kan likna det vid hur ett papper viks inom den japanska konstarten origami.

– Vi använder DNA som ett byggmaterial. Det är möjligt att tillverka vilka former och mönster som helst och det kan liknas vid ett självbyggande lego. Man skulle också kunna jämföra det med 3D-printing av nanostrukturer i biologiskt material.

Att det går att bygga på det här sättet beror på att DNA är väldigt förutsägbart. Forskarna vet exakt vilka delar som kommer att fästa på varandra och då åstadkomma veck.

De minimala DNA-strukturer i nanostorlek (1 nanometer motsvarar 1 miljarddels meter) som tillverkas används bland annat inom biologisk forskning. Med hjälp av DNA-origami har Björn Högberg till exempel studerat antikroppar och antigener. När antigener (kroppsfrämmande ämnen) kommer in i kroppen kan antikroppar i immunförsvaret reagera genom att binda sig till dessa. Forskargruppen på Karolinska Institutet har lyckats ta reda på exakt vilket avstånd som är det bästa för att bindningen mellan antigener och antikroppar ska bli så stark som möjligt.

– Det handlar om 16 nanometer! Och det är helt ny kunskap som potentiellt kan vara användbar inom vaccindesign, berättar Björn Högberg.

Kontakt:

 Epost bjorn.hogberg@ki.se

 Tel  08-524 870 36

Webbplats 

https://ki.se/en/mbb/bjorn-hogberg-Group

Belén Martín-Matute

Belén Martín Matute Foto: Anneli Larsson

KEMI: Framtidens förnyelsebara resurser

Belén Martín-Matute, född 1975, är professor i organisk kemi vid Stockholms universitet.

Hon får priset för utveckling av nya metoder för metallorganisk katalys.

Belén Martín-Matute utvecklar nya katalytiska processer för att skapa kol-kol och kol- heteroatombindningar. Det handlar bland annat om att omvandla vatten och koldioxid till kemiska produkter utan att behöva hantera farliga mellanled. Heteroatomer, som syre, kväve och halogener (fluor, klor, brom och jod) är vanligt förekommande i läkemedel och jordbrukskemikalier. De bindningarna är därför extra intressanta att skapa. I sin forskning använder Belén Martín-Matute en mängd olika metallkatalysatorer, och även metallfria sådana (så kallade organokatalysatorer). Genom att finjustera de elektroniska och steriska egenskaperna hos katalysatorer kan aktiviteten och selektiviteten kontrolleras. Den huvudsakliga delen av Belén Martín-Matutes forskning är att prioritera hållbarhet
i metoderna som utvecklas av hennes forskargrupp. Hon använder miljövänliga lösningsmedel och mångsidiga, stabila och strukturellt enkla men fortfarande effektiva katalysatorer. Hennes metoder ger högt utbyte vid måttliga temperaturer. Hennes forskning fokuserar även på förädling av biomassa och koldioxid för att undvika bildandet av avfall och för att kunna hitta nya förnybara resurser för kemiindustrin.

Se hennes forskningspresentation i samband med prisutdelningen vid KVA.

Kontakt:

 Epost belen.martin.matute@su.se

 Tel 08-16 24 38, 076 247 86 87

Webbplats 

www.organ.su.se/bm

 

Anja-Verena Mudring

Anja Verena-Mudring
Foto: Privat

KEMI: Joniska vätskor som flytande magneter och gröna lösningsmedel

Anja-Verena Mudring, professor i fysikalisk materialkemi vid Stockholms universitet, född 1971, arbetar i sin forskning med joniska vätskor som smarta lösningsmedel och reaktanter för nya material med ökad energieffektivitet och energilagring.

Hon får priset för för syntes, studier och applikationer av joniska vätskor.

Fördelarna med joniska vätskor är många, vilket gör dem extra lämpliga att använda inom kemisk industri som ersättning för klassiska flyktiga, brandfarliga och ofta giftiga organiska lösningsmedel. De joniska vätskorna är flytande vid rumstemperatur, är helt brandsäkra och luktfria. Förutom att vara ett rent och miljövänligt lösningsmedel erbjuder joniska vätskor många fler möjligheter, särskilt inom materialkemin. Eftersom en jonisk vätska alltid utgörs av två delar, en positivt laddad katjon och en negativt laddad anjon, finns det möjlighet att genom variation av dessa styra vätskans egenskaper, såsom smältpunkt och viskositet. Detta utnyttjas, till exempel, vid deras användning som smörjmedel. Anja-Verena Mudring har lyckats utveckla användnings-området ytterligare genom att införliva en metallkatjon som en del av den joniska vätskan. Detta gör den joniska lösningen magnetisk. En egenskap som möjliggör magnetisk separation vid kemiska processer. Jonvätskorna kan också vara självlysande och användas som (utskrivbara) spårämnen och markörer eller i nya energieffektiva belysningsanordningar, så kallade ljusavgivande elektrokemiska celler (LECS). Det saknas fortfarande praktiska och ekonomiska sätt att generera väte till framtidens miljöbilar. Ett sätt att tillverka vätgas skulle kunna vara sönderdelning av vatten med solljus och lämpliga fotokatalysatorer, som skapas med hjälp av joniska vätskor.

Se hennes forskningspresentation i samband med prisutdelningen vid KVA.

Kontakt:
Epost anja-verena.mudring@mmk.su.se

Tel 072-836 53 21 

Webbplats 

http://www.su.se/profiles/amudr-1.284806

Xavier Crispin

Pristagare 2016 Xavier Crispin
Xavier Crispin

KEMI: Fysiker som söker termoelektriska material

Xavier Crispin, född 1972, är professor vid Institutionen för teknik och naturvetenskap (ITN) på Linköpings universitet.

Han får priset ”för utveckling och studier av organiska termoelektriska material med möjliga tillämpningar för omvandling av termisk energi till elektrisk”.

Crispin har ägnat en stor del av sitt vetenskapliga arbete till att utveckla och studera organiska transistorer, samt att studera konjugerade polymerer med spektroskopiska och elektriska metoder. Detta arbete har generellt publicerats i välkända tidskrifter och är ofta citerade. År 2011 visade Crispin att organiska konjugerande polymerer kan användas som termoelektriska material vid mycket lägre temperaturer än konventionella halvledarmaterial.

Flera andra internationella forskargrupper har senare också tagit upp liknande forskning. I sin projektbeskrivning redogör Crispin för nya strategier att nå termoelektriska egenskaper hos dessa polymermaterial. Insikten att polymerer kan anta semimetalliska egenskaper ska utnyttjas för termoelektricitet, spintronics, batterier och bränsleceller.

Crispin har en stark forskningsbakgrund inom organisk elektronik som utgör en solid bas för det nu aktuella projektet. Hans forskning kan leda till nya material för omvandling av spillvärme från traditionell energiproduktion till elektricitet och därmed ett bättre utnyttjande av befintliga energikällor. Crispin har tidigare erhållit Tage Erlanders pris för naturvetenskap och teknik för sin utveckling av termoelektriska polymerer med potential för kraftgenerering.

Se hans forskningspresentation i samband med prisutdelningen vid KVA.

Kontakt:
Mail xavier.crispin@liu.se
Tel 011-36 34 85
Webbplats

 

Forskningspresentation: Xavier Crispin

Pristagare 2016 Xavier Crispin
Xavier Crispin

Kemi. Föreläsning av Xavier Crispin professor vid Institutionen för teknik och naturvetenskap (ITN) på Linköpings universitet.

Han får priset ”för utveckling och studier av organiska termoelektriska material med möjliga tillämpningar för omvandling av termisk energi till elektrisk”. Föreläsningen skedde i samband med prisutdelningen vid KVA. Föreläsningen skedde i samband med prisutdelningen vid KTH.

Läs mer om hans forskning.

 

 

 

Yi Luo

Pristagare 2010
Yi Lou

KEMI: Molekyler för framtidens IT

Yi Luo, född 1965 (45 år) är professor i teoretisk kemi vid Kungliga Tekniska högskolan, Stockholm.

Hans forskning är inriktad mot utveckling av moderna beräkningsmetoder för att studera gensvaret hos enskilda molekyler under påverkan av elektromagnetiska fält. Under de senaste tio åren har Yi Luo utvecklat en teoretisk ”verktygslåda” för systematisk undersökning av elektrontransport i molekyler. Detta är grunden för så kallad molekylär elektronik som syftar till att använda molekyler som grundelement för elektroniska kretsar i framtida informationsbehandling. Hans metoder gör det möjligt att studera molekylär elektronik ur flera avseenden. Exempelvis har han exakt fastställt en optimal molekylstruktur och geometrisk kontakt mellan molekyl och elektrod i en fungerande molekylär enhet. Luo har vidare kunnat beskriva det statistiska beteendet av molekylär ledningsförmåga och av molekylära likriktare och strömbrytare.

Alla dessa uppgifter är ytterst användbara för att förstå och att optimera prestandan av enstaka molekylära elektroniska kretsar. Parallellt med detta har han också genomfört nyskapande studier inom området molekylär fotonik, och systematiskt undersökt möjligheterna att använda så kallade icke-linjära molekylära material för ett antal olika tillämpningar, såsom optisk kommunikation, solenergi och bio-avbildning (att genom avbildning studera friska och sjuka organ, vävnader och celler). Han har också gjort viktiga insatser i utvecklandet av mjukröntgenspektroskopi som en teknik för att karaktärisera molekylära material.

Kontakt
Tel 08-553 784 14
Mail luo@kth.se
Webbplats

Fahmi Himo

Pristagare 2011
Fahmi Himo

KEMI: Datorberäkningar förklarar katalytiska processer

Fahmi Himo, född 1973 (37 år), är professor i kvantkemi vid Stockholms universitet och är verksam vid Institutionen för organisk kemi.

Hans forskning är inriktad mot utveckling och tillämpning av kvantkemiska modeller för att studera både enzymatisk och homogen katalys. Kvantkemiska beräkningar har under senare år fått allt större betydelse för förståelsen av katalytiska processer inom både kemi och biologi. De viktigaste anledningarna till detta är dels den enorma utvecklingen på datorsidan men också framtagandet av nya teoretiska redskap, framförallt så kallade täthetsfunktionalsmetoder (DFT från engelskans Density Functional Theory). Dessa metoder gör det möjligt att med hög noggrannhet studera mycket större system jämfört med traditionella metoder. Under de senaste tio åren har Himo framgångrikt använt sig av dessa metoder för att studera hur enzymer fungerar på atomnivå.

Genom systematiska undersökningar har han och hans forskargrupp utvecklat och förfinat denna metodologi, vilket har möjliggjort studiet av ett stort antal enzymer tillhörande flera olika enzymfamiljer. Detaljerade reaktionsmekanismer har tagits fram och många obesvarade frågor har kunnat lösas. En annan del av Himos forskning handlar om att studera homogen katalys. Ett flertal reaktioner som katalyseras av både organiska molekyler och metallkomplex har undersökts och kunskap om både reaktivitet och selektivitet har utvecklats. Himos forskning är alltså fokuserad på grundläggande reaktionsmekanismer, men förståelsen av dessa processer kan ha många praktiska tillämpningar. Många läkemedel, till exempel, fungerar genom att blockera vissa enzymer och om man förstår i detalj hur dessa enzymer katalyserar sina reaktioner kan man i förlängningen skapa nya förbättrade läkemedel. På motsvarande sätt kan detaljerad kunskap om mekanismer för organiska reaktioner leda till optimering av dessa samt till att hitta nya katalysatorer för industriell användning.

Kontakt
Tel 08-16 10 94
Mail himo@organ.su.se
Webbplats

Luca Jovine

Pristagare 2012
Luca Jovine Foto: Fredrik Hjerling

KEMI: Den molekylära grunden för livets början

Luca Jovine, född 1969 (42 år), är filosofie doktor i röntgenkristallografi, och verksam vid Karolinska Institutet.

Hans forskning syftar till att förstå det mest avgörande steget i befruktningen: det artbegränsade samspelet mellan kvinnliga och manliga könsceller – ägg och spermier. Denna process utgör en grundläggande biologisk roll genom att överföra genetisk information från en generation till nästa och bidrar till att definiera individualitet hos organismerna som uppkommer genom föreningen av könsceller. Samtidigt kan mutation i gränssnittet mellan ägg och spermie skapa hinder för befruktning och skapa infertilitet hos människor – men kan även leda till bildandet av nya djurarter.

Trots decennier av forskning, vet man ännu inte säkert hur könsceller känner igen varandra. Luca Jovines forskning har börjat belysa detta viktiga steg i utvecklingen genom att använda röntgenkristallografi för att visualisera 3D-strukturen av ett protein kallat ZP3. Detta protein som finns på äggets extracellulära hölje är det som man tror först binder till sperman vid befruktningen. Genom att avslöja grundläggande drag i hur djuräggs ytkikt är uppbyggda och identifiera molekylära faktorer som är inblandade i samspelet med sperma, har Luca Jovine föreslagit att befruktningsproteiner från evolutionärt avlägsna organismer kan vara mer lika än vad man tidigare trott. Genom att utforska strukturen av komplex mellan motsvarande molekyler på könsceller kommer Luca Jovines forskargrupp bidra till kunskapen om mänsklig infertilitet och utveckling av nya typer av målinriktade icke-hormonella preventivmedel.

Kontakt
Tel 070-149 70 14
Mail luca.jovine@ki.se
Webbplats

Fredrik Almqvist

Pristagare 2013
Fredrik Almqvist

KEMI: ”Frisörmolekyler” – ett sätt att bekämpa sjukdomsframkallande bakterier

Fredrik Almqvist, född 1967 (45 år), är professor i organisk kemi vid Umeå universitet.

När antibiotika i form av penicillin, sulfapreparat med mera gjorde sitt intåg trodde många att vi en gång för alla hade kontroll över farliga infektionssjukdomar. Nu har bakterierna hunnit i kapp, och på grund av en allt högre grad av bakteriell resistens mot dagens antibiotika är återigen infektionssjukdomar i topp på WHO:s lista över världsproblem. För att kunna utveckla helt nya antibakteriella substanser och kringgå resistensproblemen måste vi skaffa oss detaljerad kunskap om bakteriernas sjukdomsframkallande egenskaper, så kallade virulensmeka-nismer. Almqvist har med hjälp av små designade molekyler identifierat nya möjligheter att utveckla substanser som specifikt slår mot bakteriella virulens-mekanismer. Almqvist har tillsammans med forskare i USA studerat hur bakterier bygger upp organeller som ser ut som små hår, så kallade pili.

Dessa hår hjälper bakterien att fastna på våra celler och orsaka en infektion, men de är också viktiga i andra skeenden under infektionscykeln. När bakterien utsätts för substanser, kallade ”frisörmolekyler”, som Almqvist och hans forskarteam tagit fram, kan dessa pili inte växa och bakterien förlorar på så sätt sin sjukdomsframkallande förmåga.

Kontakt
Tel 070-397 90 97
Mail fredrik.almqvist@chem.umu.se
Webbplats

Per Hammarström

Pristagare 2015
Per Hammarström

KEMI: Förhindra misslyckade och felveckade proteiner

Per Hammarström, född 1972 (41 år), är professor i proteinkemi vid Linköpings universitet.

Proteinerna är cellernas viktigaste beståndsdelar och livets arbets-hästar. De bygger, styr och reglerar alla livsprocesser. För att kunna utföra dessa uppgifter veckar proteinerna ihop sig till en för uppgiften funktionell form, men proteinveckningen kan misslyckas och dessutom kan ihopveckade proteiner fastna i felveckade, ofta ihopklumpade, former vilket orsakar en mängd olika sjukdomar. Hit hör några mycket välkända sjukdomar, som Alzheimers och Parkinsons sjukdom, men även Creutzfeldt-Jakobs sjukdom, skörbjugg, cystisk fibros och Skellefteåsjukan. Ett viktigt mål med Hammarströms forskning är att finna nya metoder för diagnostisering och att utveckla strategier för att förhindra felveckning.

En strategi är att lära sig av naturen och utnyttja chaperonfunktionen för att eliminera felveckade proteiner. Den är en del av kroppens naturliga skyddsmekanism, som vid proteinveckningen hjälper till att begränsa ansamlingen av felveckade proteiner och att förhindra ihopklumpning av proteiner. Andra metoder är att använda läkemedel som förhindrar felveckning genom att låsa den friska formen av proteinet eller motverkar ihopklumpning, eller att förhindra autokatalytisk spridning av felveckning genom att kapsla in proteinklumpar.

Kontakt
Tel 0708-14 12 35
Mail perha@ifm.liu.se
Webbplats