Liuoksen pH ohjaa kultaklusterien sitoutumista – hyödyntämismahdollisuuksia lääke- ja kuvantamismolekyyleissä
10.6.2019 10:28:03 EEST | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
Kultaklustereiden hyödyntämistä esimerkiksi erilaisissa lääketieteen sovelluksissa tutkitaan paljon. Jyväskylän yliopistossa niitä on demonstroitu esimerkiksi virusten kuvantamisessa. Klusterirakenteissa kullan ympärillä on tavallisesti suojaava kerros erilaisia molekyylejä. Tämä suojaava pintakerros vuorovaikuttaa klusterin ympäristön kanssa, ja siten pintakerrosta muokkaamalla klusterille voidaan räätälöidä haluttuja ominaisuuksia.
Väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia erilaisia kultaklustereita molekyylidynamiikkasimulaatioiden keinoin erilaisissa ympäristöissä. Molekyylidynamiikkasimulaatiot ovat erittäin hyödyllinen työkalu, kun systeemistä ja sen dynamiikasta halutaan tarkkaa tietoa, mutta laskenta-aika pidetään maltillisena.
Vaikka molekyylidynamiikkasimulaatiot ovat usein käytetty menetelmä erilaisten biologisten systeemien simuloinnissa, sitä on hyödynnetty verrattain vähän metallinanoklusterien tutkimuksessa. Väitöskirjatutkimuksen ensimmäinen haaste olikin kehittää ja validoida parametrit kultananoklusterien simulointia varten. Myös Jyväskylän Yliopiston ulkopuoliset ryhmät ovat hyödyntäneet näitä parametreja omissa simulaatioissaan.
Happamuus vaikuttaa kultananoklusterin ja viruksen sitoutumiseen
Kaikessa simulaatioin tehtävässä tutkimuksessa oleellista on yhteys kokeelliseen dataan. Toisaalta kokeellisen datan täydentäminen simulaation tuloksilla, ja toisaalta kokeellisen datan hyödyntäminen simulaatioiden todenmukaisuuden arvioinnissa.
Varsinaisten simulaatioiden osalta väitöskirjassa tutkittiin kultananoklustereita esimerkiksi vuorovaikutuksessa viruksen kanssa, simuloimalla kultananoklusterein päällystettyä kokonaista virusta vedessä. Simuloitava systeemi koostui noin 3,5 miljoonasta atomista, ja on atomitarkkuuden simulaatiosysteemiksi erittäin suuri.
Tulokset osoittivat, että kultananoklusterit sitoutuvat tiukasti virukseen erilaisin vuorovaikutuksin, ja voimakkuus riippuu happamuusolosuhteista. Tätä tietoa voidaan hyödyntää jatkossa esimerkiksi suunniteltaessa uusia kuvannus- tai lääkemolekyylejä, joiden halutaan sitoutuvan viruksessa tiettyihin kohtiin.
Lisäksi samaa virusta simuloitiin vuorovaikutuksessa muiden lääkeaine-tyyppisten molekyylien kanssa, ja vertailtiin niiden sitoutumisvoimakkuuksia virukseen.
Väitöskirjassa tutkittiin myös kultananoklustereiden itsestään järjestäytymistä levymäisiksi ja pallomaisiksi rakenteiksi, joita oli aiemmin havaittu kokeellisesti.
Simulaatioiden perusteella pystyttiin atomitasolla toteamaan, että näiden superrakenteiden stabiilisuuteen vaikuttavat oleellisesti liuotinominaisuudet, sekä kultananoklusterin pinnan varausjakauma. Näin ollen muuttamalla liotinympäristöä tai liuoksen pH:ta, itsejärjestäytymistä ja rakenteen hajoamista voitaisiin kontrolloida. Tätä ominaisuutta voitaisiin hyödyntää esimerkiksi lääkkeiden kuljetukseen suunnitelluissa lääkemolekyyleissä.
Tieteen tietotekniikan keskus CSC myönsi väitöstutkimuksessa projektille 25 miljoonan CPU-tunnin laskenta-ajansupertietokone Sisulle.
Väitöskirja on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations 91, 2019. ISBN 978-951-39-7781-8 (PDF) URN:ISBN:978-951-39-7781-8 ISSN 2489-9003.
Linkki julkaisuun: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-7781-8
Emmi Pohjolainen valmistui ylioppilaaksi Lohjan yhteislyseon lukiosta 2009, ja filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopistosta 2014 nanotieteen maisteriohjelmasta, pääaineena fysiikka. Hän aloitti tohtorikoulutettavana syksyllä 2014 ja työskenteli vuodet 2017 ja 2018 Vilho, Yrjö ja Kalle Väisälän rahaston henkilökohtaisella apurahalla
FM Emmi Pohjolaisen fysiikan väitöskirjan "Atomistic Simulation View on Gold Nanocluster Functionalities via Ligand Shell Dynamics" tarkastustilaisuus on 14.6.2019 kello 12-15 FYS1-salissa fysiikan laitoksella. Vastaväittäjänä on professori Jaakko Akola (NTNU, Norja) ja kustoksena on akatemiaprofessori Hannu Häkkinen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
FM Emmi Pohjolainen, emmi.k.pohjolainen@jyu.fi
Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi puh. 050 581 8351
Facebook: jyuscience Twitter: jyscience
Avainsanat
Kuvat
Tietoja julkaisijasta
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Suomen Akatemialta rahoitusta Jyväskylän yliopistoon biotieteiden, terveyden ja ympäristön tutkimukseen12.6.2026 08:05:00 EEST | Tiedote
Suomen Akatemian biotieteiden, terveyden ja ympäristön tutkimuksen toimikunta (BTY) myönsi rahoituksen 42 uudelle akatemiatutkijalle. Lisäksi toimikunta rahoitti 75 akatemiahanketta, joissa on mukana yhteensä 100 osahanketta. Jyväskylän yliopistossa rahoituksen sai kaksi uutta akatemiatutkijaa ja yksi akatemiahanke, yhteensä kaksi miljoonaa euroa.
Kuitulisä tehoaa rasvamaksaan – vaikutus riippuu suolistomikrobiston lähtötasosta12.6.2026 06:30:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa tutkittiin ensimmäistä kertaa ihmisillä prebioottisen ksylo-oligosakkaridi-ravintokuidun vaikutusta rasvamaksaan. Tulokset osoittavat, että kuitulisä voi vähentää haitallisten aineenvaihduntatuotteiden määrää suolistossa ja siten parantaa maksan terveyttä. Suolistomikrobiston koostumus ennen ravintolisää vaikuttaa siitä saatavaan hyötyyn.
Suomen Akatemialta lähes 5 miljoonan euron rahoitus Jyväskylän yliopiston tutkijoille luonnontieteiden tutkimukseen11.6.2026 13:00:00 EEST | Tiedote
Suomen Akatemian luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta (LT) on myöntänyt Jyväskylän yliopistolle merkittävää tutkimusrahoitusta. Rahoituksen saivat neljä uutta akatemiatutkijaa ja neljä akatemiahanketta. Myönnetyn rahoituksen kokonaismäärä on noin 4,8 miljoonaa euroa, ja se vahvistaa yliopiston korkeatasoista tutkimusta luonnontieteiden, matematiikan ja tekniikan aloilla.
Perhekeskukset tukevat vanhempien tiimityötä niin vauva-aikana kuin ero- ja ristiriitatilanteissa11.6.2026 08:28:25 EEST | Tiedote
Perhepalveluilla on keskeinen rooli vanhemmuuden tukemisessa tilanteessa, jossa syntyvyyden vahvistamista pohditaan myös taloudellisten kannustimien kautta. Perhekeskuksissa vanhempia autetaan toimimaan tiiminä aina vauva-ajasta mahdollisiin ero- ja riitatilanteisiin. Jyväskylän yliopiston tuoreen tutkimuksen mukaan perhekeskusten tarjoama tuki rakentuu kolmelle keskeiselle toimintatavalle, joita tulisi hyödyntää palveluissa nykyistä johdonmukaisemmin.
Finnish family centres provide support for coparenting from infancy to divorce and conflict situations11.6.2026 08:28:25 EEST | Press release
Family services play a key role in supporting parenthood, particularly in a context where efforts to increase birth rates are reinforced through financial incentives. Family centres assist parents in working collaboratively from the transition into parenthood, and they also provide support in situations involving conflict or divorce. According to a recent study by the University of Jyväskylä, the support provided by family centres is based on three key work practices that should be used more consistently in services.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme