Väitös: Solujen kasvua voidaan ohjata orientoiduilla nanoselluloosapinnoilla

Selluloosasta valmistetuilla nanomateriaaleilla on parempia ja kokonaan uusia ominaisuuksia verrattuna perinteisiin selluloosamateriaaleihin. Tällaisista uusiutuvista materiaaleista on mahdollista valmistaa uudenlaisia korkean arvon tuotteita, joille on kysyntää monissa eri sovelluskohteissa.

– Monissa sovelluskohteissa tavoitellaan järjestäytyneitä ja suuntautuneita rakenteita. Siksi myös nanoselluloosakuitujen suuntaamista on yritetty erilaisiin käyttötarkoituksiin, kuten biolääketieteen materiaaleihin. Ihon kudosteknologian näkökulmasta nanoselluloosan kyky absorboida paljon vettä tekee siitä potentiaalisesti hyvän haavanhoitomateriaalin, Anne Skogberg sanoo.

Nanoselluloosakuidun suuntaaminen yksinään on kuitenkin haastavaa, ja vielä haastavampaa se on, kun mukana on muita materiaalikomponentteja.

– Vaikka nanoselluloosafibrillit ovat kasveissa suuntautuneina ja tarkoin järjestäytyneinä toisiinsa nähden, niiden uudelleen suuntaaminen on haastavaa kasveista eristämisen jälkeen, Skogberg toteaa.

Skogberg pyrki poikkitieteellisessä tutkimuskokonaisuudessaan ymmärtämään nanoselluloosakuitujen suuntautumista sekä nanoselluloosakuiduista valmistettujen alustojen vaikutusta soluihin ja erityisesti solujen suuntautumiseen. Tavoitteena oli myös tutkia solujen kasvun ohjaamista tällaisilla suunnatuilla nanoselluloosa-alustoilla ja orientoida soluja järjestäytyneen nanoselluloosan suuntaiseksi.

Tutkimuksessaan Skogberg onnistui suuntaamaan nanoselluloosakuituja sellaisenaan ja hiilinanoputkien kanssa sekoitettuna. Nanoselluloosakuitujen suuntaaminen onnistui molemmissa tapauksissa haihtumiseen perustuvalla kalvon muodostusmenetelmällä: kuivuessaan nanoselluloosakuidut suuntautuivat nestepisaran, ilman ja alustapinnan väliseen rajapintaan nestepisaran kuivumislinjan suuntaiseksi. Vastaavaa ei ole aiemmin havaittu kuitumaisella nanoselluloosalla.

Nanoselluloosan ja hiilinanoputkien yhdistäminen ja niillä aikaansaadut kalvot suunniteltiin ja valmistettiin Tampereen yliopiston välisten ryhmien sisäisenä yhteistyönä. Kombinaatio johti mielenkiintoisen komposiittikalvon syntyyn, jolla oli suuntautunut sähkönjohtavuus.

– Tämänkin ilmiön saivat aikaan orientoituneet nanoselluloosakuidut, joista syntyi eristäviä kerroksia johtavien hiilinanoputkien väliin. Tämä avaa mahdollisuuksia esimeriksi uusille joustavan elektroniikan sovelluksille, joissa tarvitaan suuntautunutta sähkönjohtavuutta, Skogberg sanoo.

Nanoselluloosakuitujen suuntaaminen sellaisenaan tai hiilinanoputkien kanssa seostettuna on perustutkimusta, joka on hyödynnettävissä eri alojen jatkotutkimuksissa ja tulevaisuuden solupohjaisissa sovelluksissa.

– Jään mielenkiinnolla seuraamaan, miten muut tutkijat maailmalla hyödyntävät näitä tuloksia, Skogberg kertoo.

Väitöstilaisuus perjantaina 17. marraskuuta

FM Anne Skogbergin biolääketieteen tekniikan alaan kuuluva väitöskirja Cellulose Nanofibers and their Assembly for Biomedical and Material Sciences, Focus on Charged Cellulose Nanofibers tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnassa perjantaina 17.11.2023 kello 12.00 Festia-rakennuksen auditoriossa FA032 Pieni sali 1 (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Kristin Syverud Norjan teknis-luonnontieteellisestä yliopistosta. Kustoksena toimii professori Pasi Kallio Tampereen yliopistosta.