Juuri näiden heikkojen vuorovaikutusten vuoksi supramolekulaarinen geelinmuodostus johtaa moniin mielenkiintoisiin sovelluksiin, joissa voidaan hyödyntää muun muassa geelien kykyä muodostua tai hajota ulkoisen ärsykkeen seurauksena.

FM Riikka Kuosmanen keskittyi väitöskirjatyössään sappihappojohdannaisten muodostamiin supramolekulaarisiin geeleihin. Steroidien ryhmään kuuluvat sappihapot ovat biologisesti ja kemiallisesti hyvin mielenkiintoisia yhdisteitä. Sappihapot ovat ihmiselimistössä tärkeitä monella tapaa. Monimutkaisen biosynteesin jälkeen kolesterolista muovautuu erilaisia sappihappoja, jotka auttavat rasvojen ja rasvaliukoisten vitamiinien imeytymisessä.

Vaikka sappihapot ovat hyödyllisiä, niistä voi aiheutua myös hengenvaarallisia sairauksia esimerkiksi biosynteesin häiriöiden vuoksi. Sappihappoja on myös havaittu olevan monessa paikassa ihmiskehoa ruoansulatusjärjestelmän ja maksan ulkopuolella, kuten aivoissa. Tämän vuoksi lääketieteessä sappihapoilla ja niiden johdannaisilla on käytössä ja kehitteillä lukuisia käyttökohteita kuvantamisesta erilaisten syöpien hoitoon.

Rakenteella merkittävä vaikutus geelien pysyvyyteen

Kuosmasen väitöskirjatutkimuksessa valmistettiin sappihappojohdannaisia, joiden sivuketjun päässä ei ollut funktionaalista ryhmää. Sivuketjun pituus ja muoto vaihtelivat, jolloin voitiin vertailla erityyppisten sivuketjujen vaikutusta geelien muodostumiseen pääasiallisesti orgaanisissa liuottimissa.

Eri sappihapporunkojen havaittiin tuottavan erilaisia geelin muodostumiseen tarvittavia rakenteita: kuitumaisia ja pallomaisia. Lisäksi Kuosmanen havaitsi tutkittujen yhdisteiden muodostamien geelien olevan hyvin erilaisia niiden pysyvyyden suhteen.

Pidemmän sivuketjun sisältävät yhdisteet muodostivat pysyvämpiä geelejä, mikä havaittiin sekä häiritsemällä geelejä mekaanisesti että seuraamalla geelien hajoamista pitkällä aikavälillä. Näin ollen väitöskirjatyö tarjoaa uuden näkökulman geelejä muodostavien yhdisteiden suunnitteluun.

Taustatietoja

Riikka Kuosmanen valmistui filosofian maisteriksi 2014 Jyväskylän yliopistosta. Hänen pro gradu -tutkimuksensa käsitteli steroidipohjaisia metallogeelejä.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa JYU Dissertations numerona 465, Jyväskylä 2021, ISSN 2489-9003, ISBN 978-951-39-8943-9 (PDF). Linkki väitöskirjaan: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-8943-9

FM Riikka Kuosmasen väitöskirjan ”The Effect of Structure on the Gel Formation Ability and the Properties of Bile Acid Based Supramolecular Organogels” tarkastustilaisuus on Jyväskylän yliopistossa perjantaina 10.12.2021 kello 12 alkaen. Vastaväittäjänä on Tenure Track -professori Nonappa (Tampereen yliopisto) ja kustoksena yliopistonlehtori, dosentti Elina Sievänen.  Väitöstilaisuuden kieli on englanti.