Foreløpig har man vist at stamceller fra ryggmargen i mus synes å kunne bli spesialisert hvis man setter dem i forskjellige organer, skriver forskerne som publiserte en artikkel i Nature i forrige uke.

Man har funnet igjen cellene i både hjerne, hornhinne, lunge, hjerte, muskelvev, lever, tarmer, nyre, galleblære, beinmarg og hud.

Verfaille forteller at de ennå ikke har fått bekreftet at disse cellene fungerer som de andre cellene i disse vevene, men i en del av organene utgjør de 45 prosent av cellene, og disse organene fungerer.

Dersom dette fungerer på mennesker, har man kommet et langt steg på vei til å kurere en rekke type sykdommer. En rekke britiske forskere intervjuet av BBC torsdag kveld, karakteriserte arbeidet som banebrytende og som meget lovende.

Mindre sjanse for kreft

En av fordelene med slike stamceller skal være at det er mindre sjanse for at det kan utvikles kreft, og etisk sett er det mange fordeler med en slik løsning. Bruk av stamceller fra fostre har vært lite populært i mange miljøer, og både religiøse og politiske organisasjoner har gått totalt i mot slik bruk av celler fra fostre.

Det vil nok være atskillig lettere å få forståelse for at man tar celler fra ryggmargen hos voksne mennesker som utgangspunkt for å lage viktige cellekulturer og vev.

Både Verfaille og flere av forskere som ble intervjuet av BBC, advarer mot at man slutter å forske på bruken av stamceller fra fostre.

Hva er stamceller?

Flere tusen celler dør i kroppen hvert eneste sekund. I en frisk kropp blir disse erstattet med nye celler umiddelbart. Cellene som produserer nye celler kalles stamceller. Stamcellene er opphavet til spesialiserte kroppsceller som for eksempel muskel-, blod-, hud-, tarm- og nerveceller. I tillegg til å lage nye celler kan stamcellene også reprodusere seg selv. De blir til nye, identiske stamceller. Vanlige celler kan også dele seg, men de nye cellene blir ikke helt identiske. De mister nemlig noen av opphavscellens egenskaper på veien, mens stamcellene ser ut til å ha “evig liv”.

Bruk av stamceller

Den vanligste medisinske bruken av stamceller fra fødte mennesker er i dag beinmargceller i behandling av blodkreft. Behandlingen skjer ved at man høster stamceller fra pasientens beinmarg. Når pasienten strålebehandles for å drepe kreftcellene, medfører dette også at stamcellene i beinmargen blir drept, og pasienten klarer ikke selv å produsere blod. For å hindre at pasienten dør av blødning, settes derfor stamcellene inn igjen i pasientens beinmarg for at de skal produsere friske blodceller som kan stoppe blødninger og bekjempe infeksjoner.

“Norge kan komme til å bidra sterkt internasjonalt. Ikke minst på grunn av vår nasjonale kombinasjon av teknologisk spisskompetanse og interesse for verdidebatt” fastslår rapporten.

Dag Høvik, programkoordinator for Nanomat-programmet i Forskningsrådet, ønsker nå en offentlig debatt om rammebetingelser for nanoteknologi.

- Det er mye positivt med denne teknologien. På sikt kan både syn og hørsel forbedres ved hjelp av nanoteknologi, sier Høvik.

- Men det er også knyttet usikkerhet til utviklingen og til mulige negative helse- og miljøeffekter. Kvalitativt og kvantitativt nye risikoer kan oppstå. Dette betyr også at det er nye forsknings- og kompetansebehov knyttet til nanoteknologier og helse, miljø, etikk og samfunn.

Fascinasjon og frykt

Forskningsrådet opprettet derfor et eget prosjekt med en arbeidsgruppe som nå har utredet nasjonale forskningsbehov knyttet til nanoteknologi.

Medlemmene i arbeidsgruppen ble pekt ut i samarbeid med Den nasjonale forskningsetiske komite for naturvitenskap og teknologi (NENT) og Teknologirådet.

Leder i NENT, professor Bent Natvig, har vært leder for arbeidsgruppen, mens seniorforsker Morten Bremer Mærli har vært gruppens sekretær. De er begge medlemmer i NENT. I tillegg ble det opprettet en referansegruppe for å sørge for en kvalitetssikring og forankring av studien i relevante nasjonale fagmiljøer og organisasjoner.

- Det er viktig å gi samfunnet en opplyst forståelse for risiko og muligheter innenfor nanoteknologi.Vi er også opptatt av at utredningen formidler en fascinasjon i forhold til denne nye virkeligheten, men vi trenger rammebetingelser som må sees i en internasjonal sammenheng, sier professor Matthias Kaiser, sekretariatsleder i NENT.

I rapporten påpekes det at dialogen mellom vitenskapelige miljøer og befolkningen generelt må unngå tidligere fallgruver, som eksempelvis for genmodifiserte organismer. Her førte unyansert informasjon og ufullstendige risikostudier til mistillit og høy grad av allmenn avvisning.

Ønsker debatt

- Dersom vi skal få til en bærekraftig utvikling innenfor nanoteknolgi, må alle aspektene vurderes. Når det gjelder genteknologi, har debatten ofte vært preget av gale premisser og fundamentalistiske synspunkter, sier seniorforsker Fabrice Lapique fra Det Norske Veritas som også sitter i referansegruppen.

- Med denne nye utredningen prøver vi derfor å skape en balansert offentlig debatt om muligheter og risiko innenfor nanoteknologi, sier Høvik.

Nanoteknologiens fremtid er avhengig av hvordan samfunnet reagerer på dagens og morgendagens forventninger til teknologien. Frykt og bekymring, som uunngåelig vil komme i takt med økende bruk av nanoteknologier, kan bare møtes med en åpen, kvalifisert og tilrettelagt debatt mellom ulike aktører og deres respektive “behov”, påpeker rapporten.

Muligheter

Rapporten fastslår at nanovitenskap og nanoteknologier i dag fremstår som strategisk viktige forskningsområder med store industrielle og samfunnsmessige muligheter.

Dag Høvik mener at næringslivet vil bli nødt til å være mer kunnskapsintensivt i framtiden ettersom nanoteknologi vil påvirke produksjonen av tjenester og produkter globalt.

- Nanomat-programmet skal bidra til at FoU-institusjonene greier å spille på lag med næringslivet og at kunnskapen blir kommersialisert. Dette kan gi Norge konkurransefortrinn innenfor teknologiutvikling knyttet til energi, miljø, prosess, material og medisin.

- Norge er jo et kostnadskrevende land, og vi må derfor konkurrere internasjonalt med kompetanse som hovedfortrinn. Da vil kunnskap om nanoteknologi være viktig, sier Høvik.

En av de største enkeltsatsningene innenfor nanoteknologi er det amerikanske programmet “MIT’s Institute for Soldier Nanotechnologies” som er finansiert av Pentagon.

Deler av dette programmet er hemmelig. Utviklingen av utstyr og drakter som gjør at soldater kan gjøre ting som fysisk er umulig i dag, er en del av det amerikanske forskningsprogrammet. Nanoteknologi vil trolig spille en betydelig rolle for videreutvikling av konvensjonelle våpen.

- Det kan være betenkelig at mye av forskningen i USA innenfor nanoteknologi er finansiert av det amerikanske forsvaret. Men den militære forskningen vil også kunne føre med seg positive resultater for det sivile samfunnet, sier Høvik.

Utfordringer

Rapporten påpeker at kunnskapen om nanomaterialenes mulige helse- og miljøeffekter er for ufullstendig. Nanopartikler er bare en liten del av nanovitenskapen, men partikkelegenskaper som både forskning og industri er ute etter, kan være de samme kvaliteter som gjør nanomaterialer til mulige helse og miljøtrusler.

- Effektene av hybridsystemer, hvor nanoteknologi fjerner grenser mellom organisk og uorganisk materiale, eller grensene mellom fagfelt som nevrovitenskap og molekylær biokjemi, er eksempler på områder vi må ha mer kunnskap om.

- Konvergensen av nanoteknologier, IT, bioteknologi og kognitiv vitenskap kan vise seg svært kraftfull. Konsekvenser for den enkelte, så vel som på samfunnsnivå – med nye og ukjente etiske og rettslige rom – kan være vidtrekkende.

For all teknologiutvikling må det gjøres verdivalg underveis. Rapporten prøver å tydeliggjøre disse verdivalgene.

Helseutfordringer

- Nanoteknologien vil også føre til at diagnostikken vil være i rivende utvikling, og vi vil kunne oppdage sykdommer lenge før man har symptomer og før man har utviklet alternative behandlingsmetoder. Dette vil gi samfunnet en del utfordringer, sier Olav Flaten, som også er medlem av referansegruppen og medisinsk direktør i GlaxoSmithKline.

Rapporten spør også om hva som skjer når kunstige nanopartikler blir absorbert gjennom huden og gjennom innånding. Både kunstige og framstilte nanopartikler kan bli pustet inn. Hvordan vil dette påvirke vår helse?

Vi vet at vi har pustet inn nanopartikler fra vedfyring i flere tusen år, men noen dypere forskningsresultater om nanopartiklenes virkning på helsen er ikke gjort. Hva skjer med kunstige nanopartikler etter at de har gjort sin medisinske jobb i menneskeorganismen?

Hudkrem produsenten L’Orèals bruker allerede nanoteknologi, men det står lite om dette på produktene forbrukeren blir tilbudt. Utredningen gir et innblikk i noen av disse utfordringene, og den konkluderer med at “føre-vâr-prinsippet” må gjelde også innenfor nanoteknologi.

Full åpenhet

Alle kjente aspekter ved nanoteknologien må med andre ord få komme fram, basert på fri og uhildet forskning.

Forskning og kompetansebygging på etiske, rettslige og samfunnsmessige aspekter innenfor nanoteknologi kan bidra til å skape en mer helhetlig forståelse. Slike studier kan dessuten bidra til et fokus som er bredere enn kun de kommersielle og økonomiske, og de kan danne grunnlaget for sunn forvaltningspraksis nasjonalt og internasjonalt.

Samtidig som den nasjonale nanoteknologiske forskningen bør spisses videre innen deler av fagfeltet, bør den med andre ord også utvides. Rapporten skisserer de viktigste utfordringene:

• Å øke bredden i den nasjonale nanoteknologiforskningen med integrerte analyser av etiske, rettslige og samfunnsmessige sider knyttet til teknologiutviklingen, samt studier av mulige helse- og miljøeffekter.
• Å legge til rette for tverrfaglighet, transparens og nye arenaer for offentlig og faglig samhandling, nasjonalt og internasjonalt.
• Å sikre forskningsbevilgninger for etiske, rettslige og samfunnsmessige analyser samt for studier av mulige helse- og miljøeffekter. Bevilgningene må reflektere fagfeltets økende industrielle og forskningsmessige betydning.

Forslaget om et internasjonalt forbud mot menneskelig reproduktiv kloning ble presentert for FN av Frankrike og Tyskland tidligere i august, i et forsøk på å få fart i FN-kommisjonens arbeid.

Forslaget kom etter at den italienske legen Severino Antinori annonserte at han ville begynne å klone mennesker.

Initiativet fra Tyskland og Frankrike gikk ut på å forby forsøk på å sette klonede embryoer inn i surrogatmødre, og å utvikle dem til termin. Norge støttet dette forslaget.

USA vil forby all kloning

USA med sine allierte protesterte fordi de mente forslaget var for smalt. Landene sa at de bare vil støtte et tiltak som forbyr alle former for menneskelig kloning, inkludert såkalt terapeutisk kloning hvor det dannes menneskelige embryo i forskningsøyemed, skriver journalen Science.

Svært mange forskere mener at kloning i forskningsøyemed, der klonede menneskelige embryoer kan brukes til å produsere embryoniske stamceller, kan være meget nyttig i medisin.

Store forhåpninger til stamceller

De embryoniske stamcellene kan brukes til å studere genetiske sykdommer, og det er knyttet meget store forhåpninger til muligheten for at stamceller kan kurere syke pasienter. Det er for eksempel mulig at stamceller kan erstatte døde nerveceller hos mennesker med Alzheimers, eller døde hjerteceller hos mennesker som har hatt hjerteinfarkt.

Det er stamcellene fra embryoer som har størst potensial og kan lage flest ulike typer celler. Disse stamcellene kommer fra befruktede egg som har fått utvikle seg noen dager i laboratoriet. Celler som hentes herfra kan bli til flere ulike celletyper enn stamceller som isoleres fra f.eks. fødte mennesker.

Motstanderne mot embryoforskning mener denne typen eksperimenter skaper menneskelig liv bare for å ødelegge det igjen. Dette er også den gjennomgående argumentasjonen i et norsk lovforslag mot å forby terapeutisk kloning. Forslaget er til behandling i Stortinget.

Forskerne fordømmer reproduktiv kloning

Når det gjelder menneskelig reproduktiv kloning, derimot, er forskerne så å si enstemmig enige om at dette ikke bare er tvilsomt moralsk sett, men også farlig for både surrogatmødre og potensielle barn.

Det var et forslag om forbud av denne siste typen kloning som ble lagt fram for FN, men USA presenterte sitt eget alternativ og fikk støtte fra 36 andre land. Det amerikanske forslaget innebar et forbud mot kloning av menneskelige embryo til ethvert bruk.

- Vanskelig å få utbredt støtte

– USA er enig i at kloning for å produsere mennesker er galt, men vi mener også at det å skape og ødelegge menneskelige embryo i eksperimenter er like galt. Et forbud mot reproduktiv kloning vil bare bli vanskelig å håndheve i omgivelser som tillater terapeutisk kloning i laboratorier. Så fort klonede menneskelige embryoer er tilgjengelige, vil det bli så å si umulig å kontrollere hva som blir gjort med dem, inkludert om embryoet blir brakt til termin, sa den amerikanske ambassadøren Sichan Siv nylig i en uttalelse til FN.

Diplomater fra Frankrike og Tyskland argumenterte med at det ville være vanskelig å få utbredt støtte for et bredt forbud av denne typen, og stod fast på forslaget om et øyeblikkelig forbud mot reproduktiv kloning, mens de samtidig lot muligheten stå åpen for en senere forhandling om et bredere forbud.

Utsatt til neste høst

FN-komiteen som er ansvarlig for internasjonal lov var ikke i stand til å komme til enighet, og bestemte seg for å utsette videre debatt om temaet til neste høst.

– Dette lar feltet stå åpent for de som arbeider for å få gjennomført fødselen av et klonet menneske. Det understreker at det å insistere på omfattende prinsipper noen ganger fører til en situasjon hvor det er umulig å handle effektivt, heter det i en uttalelse fra Tyskland og Frankrike.

En tysk talsmann sier at landet ikke nødvendigvis er uenig i et sterkere forbud. Faktisk er det et forbud mot alle former for kloning i tysk lovgivning. Men tyskerne mener et avgrenset forbud vil vinne mer øyeblikkelig støtte.

Amerikanere gjør kloningseksperimenter

Når det gjelder amerikanernes egne lover, finnes det ikke noen nasjonal lovgivning på området kloning, og flere private forskningsgrupper holder på med kloningseksperimenter i USA.

Flere andre land, som for eksempel Storbritannia, har en lovgivning som tillater forskningskloning. Det gjelder også Kina, Japan og enkelte andre europeiske land.

Lenker:

FNs nettside om kloning
Uttalelse fra Tyskland
Informasjon fra Tyskland
Nylig tale holdt av den amerikansk delegaten Sichan Siv til FN
Amerikanernes standpunkt på kloning

Uendelige mengder energi ligger rett under føttene våre. Den er fornybar, CO₂-fri og stabil. Men to–tre kilometer ned forandres de fysiske premissene seg dramatisk.

Her støter man på det som kalles superkritisk vann – en joker som gir teknologene mer enn hodebry. Det suprekritiske vannet inneholder nemlig ti ganger så mye energi som en vanlig jordvarmebrønn. Det kan bli en gullgruve.

Verdens mest energirike jordvarmebrønn

99 prosent av jordkloden har en temperatur på over 1000 grader. Varmen er restvarme fra jordas opprinnelse og fra nedbrytning av radioaktive stoffer. Den kan omskapes til energi. Og det er mer enn nok av den.

– Hvis vi klarer å bore og hente opp så mye som noen brøkdeler av den jordvarmen som finnes, vil det være nok til å forsyne hele jordkloden med energi. Energi som er ren og trygg, sa seniorforsker Are Lund ved Sintef materialer og kjemi til Gemini i 2010.

Fem år senere er altså Sintef-forskere og teknologer fra hele Europa samlet til dugnad. 15,6 millioner forsknings-euro skal sørge for at verdens mest energirike jordvarmebrønn blir en realitet i Larderello, Toscana.

Målet er å få så høy effekt som mulig fra brønnen. Den ekstreme varmen dypt under Nord-Italia gjør at både trykk og temperaturer vil ligge helt i grensa for hva teknologien kan makte. Men under disse betingelsene kan altså effekten av en slik brønn ganges med ti. Det bidrar til at lønnsomheten vil være svært god om prosjektet lykkes. 

– Norges bidrag i prosjektet blir å simulere selve boreprosessen, samt å utvikle et nytt instrument som skal overvåke brønnen, forklarer forsker og prosjektleder Øyvind Stamnes ved Sintef IKT.

Må temme superkritisk væske

Å realisere målet blir en utfordrende oppgave. Ingen har fra før klart å temme en brønn under så tøffe forhold. Den ekstreme temperaturen og det høye trykket gjør at utstyret som skal brukes, må spesialutvikles.

– En av de store jokerne i prosjektet er det som kalles superkritisk væske, forklarer fysiker Roar Nybø i Sintef petroleumsforskning.

To–tre kilometer ned mot jordas indre vil temperaturen stige kraftig. Det vil også trykket. Når termometeret passerer 374 grader og trykket øker til 218 ganger lufttrykket som finnes på overflaten, skjer det noe spesielt. Man støter på det som kalles superkritisk vann.

Ikke er det flytende og ikke er det damp. Det befinner seg i en fysisk form som er begge deler, og som gir vannet helt nye egenskaper. Denne væsken oppfører seg som en kraftfull syre – og angriper alt fra elektronikk til boreverktøy.

– I en fantasyserie ville nok det superkritiske vannet fått navnet dragevann, sier Nybø, som har sin bakgrunn innenfor teoretisk partikkelfysikk. I det miljøet er funderinger over enda mer ekstreme forhold ganske dagligdags.

Men «dragevannet» har en positiv side. Det klarer å transportere opptil ti ganger mer energi enn vanlig vann og damp kan gjøre i en vanlig jordvarmebrønn, og det flyter lettere gjennom både sprekker og porer. Klarer forskerne å temme kreftene uten at teknologien bryter sammen, kan det bli en månelanding i jordas indre.

På toppen av det hele kan det superkritiske vannet løse opp verdifulle mineraler som fraktes opp til overflaten. Det kan bli en mulig biinntekt.

– Dragen i dypet kan altså gi slipp på flere gullskatter, sier Nybø.

Teknologioverføring er nøkkelen

Boreoperasjonen krever med andre ord forberedelser av det avanserte slaget. Derfor skal «månelandingen» først gjennomføres i en spesialutviklet simulator. Den er utviklet for boreoperasjoner i oljebransjen, og ligner en flysimulator.

Nå skal den fylles med alle tilgjengelige data om den planlagte brønnen og området det skal bores i. Det gjør at forskerne kan foreta en virtuell «prøveflyving» av hele boreoperasjonen.

– Utnyttelse av jordvarme på denne måten har mye til felles med oljeutvinning. Det finnes testbrønner for olje som er mer enn ti kilometer dype. Jordvarmen er rett og slett en unik mulighet for oljeindustrien til å utvikle seg videre, sier Nybø.

Uforutsigbare forhold

Det er ikke første gang at forskere og geologer sikter mot jordas indre for å høste av den utømmelige energien som finnes der nede. Island har lenge utnyttet jordvarme. Kraftverket Krafla har siden 1977 brukt damp fra undergrunnen til strømproduksjon og har en årlig produksjon på 480 gigawattimer. Det tilsvarer omtrent strømforbruket i en by som Lillehammer.

Faktisk dekkes en fjerdedel av Islands energibehov av jordvarme, mens resten dekkes av vannkraft.

I 2009 satte en gruppe fra Island boreutstyret i den vulkanske øya. Målet var å gå ned til 4000 meters dyp for å lage verdens mest effektive brønn for geovarme, og brønnen fikk det klingende navnet DDP-1.

Det gikk dessverre ikke etter planen. Geologene traff lava allerede på 2000 meters dyp. Etter to år med tester og studier måtte den stenges, uten å ha produsert strøm. Men Islendingene lærte mye av forsøket og har ikke gitt opp å vinne kappløpet om å bore verdens største jordvarmebrønn. I disse dager planlegger de en ny brønn som har fått navnet DDP-2.

Nå kan de altså bli slått av italienerne, som er bevæpnet med norsk kompetanse fra blant annet oljeboring – og en litt mer medgjørlig geologi.

– Nå skal vi bore i en helt annen type geologisk formasjon. På Island er geologien «åpen» ned mot mantelen, mens den i Italia består av varme flekker. Dette er en geologi som finnes flere steder i Europa, og som kan åpne for effektiv utnyttelse av jordvarmen mange steder i verden, forklarer Nybø.

Forskernes spåkule

Skal dette lykkes, må den superkritiske væsken temmes. For best mulig å forutse hvordan det superkritiske vannet vil oppføre seg både nede i brønnen og på sin ferd opp fra den, må det hele modelleres i en såkalt strømningssimulator. Det er et verktøy oljebransjen lenge har brukt for å bedre kunne forutsi hvordan olje, gass og vann beveger seg gjennom en oljeledning på dypet av havbunnen.

Gjennom år med forskning har teknologene klart å temme både korrosjon, hydratdannelser (islignende plugger) og ansamlinger av voks i olje- og gassrør.

Strømningsimulatoren gjør det mulig å analysere mer detaljerte og komplekse strømningsscenarier under såkalt flerfasetransport. Det betyr at man sender olje, gass og vann i samme rør.

– Simulatoren kan visualisere bølger, væskeplugger, faseoverganger og utfelling av hydrater. Den bidrar også til å redusere risikoen for at disse faktorene skaper problemer for driften. Den gir i tillegg verdifull informasjon om hvor mye gass som må pumpes ned.

– Nå skal den brukes til å gi bedre innsikt i hvordan det superkritiske vannet vil oppføre seg, forklarer Bjørn Tore Løvfall i Sintef materialer og kjemi.

Simulatoren brukes i dag av ingeniører, men nå skal den videreutvikles slik at den kan forutse hvordan det superkritiske vannet vil oppføre seg.

– Det betyr at den må få en helt egen modul som kan forutse vannets luner: hvor langt nede i brønnen det vil endre form og hvordan det vil oppføre seg når det skal strømme opp til overflaten – med mest mulig energi som «passasjer», sier Løvfall.

Utvikler superverktøy

Mens arbeidet med både modellering og simuleringer av den avanserte boreoperasjonen pågår, skal en annen forskergruppe løse helt andre problemstillinger.

Øyvind Nistad Stamnes ved Sintef IKT jobber med utviklingen av en spesiell sonde. Den skal sendes ned i brønnen for å logge og måle brønnens oppførsel.

Boreoperasjonen må overvåkes i detalj slik at man har mest mulig kontroll om noe uforutsett skulle skje. Men hvordan skape elektronikk og sensorer som tåler opp til 450 grader og et trykk som tar knekken på det aller meste? En ting er sikkert: Slikt utstyr finnes ikke på markedet i dag.

– Vi vet at når brønnen når maksimal temperatur, finnes det ikke et eneste måleinstrument som kan klare å takle det i dag. Elektronikken vil møte for høye temperaturer og kortslutte fordi lekkasjestrømmene blir for høye, sier Stamnes.

Og løsningen på det? En kombinasjon av spesiallaget høytemperatur elektronikk innkapslet i en slags termos. Eller på fagspråket: en dewarflaske. Termosen må være svært isolerende ettersom måleinstrumentet skal registrere forholdene i brønnen over flere timer med 450 grader på utsiden, og under 250 grader på innsiden av flasken. 

– Man kan si at løsningen blir å utvikle måleinstrumenter med «romdrakt», forklarer Stamnes.

Å utvikle elektronikk for høye temperaturer har Sintef-forskerne drevet med siden 1990-tallet. Men utfordringen denne gangen vil bli å sette sammen flere komponenter som alle tåler denne temperaturen. Med en viss sikkerhetsmargin i tillegg.

– For eksempel finnes det ikke batterier i salg som tåler mer enn 200 grader, derfor samarbeider vi med batteriprodusenter som lager batterier som er trygge å benytte også over denne temperaturen, tilføyer forskeren.

Oppstart av selve boringen er planlagt til høsten 2016. Går alt som det skal, vil denne brønnen gi ti ganger mer effekt enn en vanlig geobrønn når den står ferdig.

– Dette prosjektet vil øke konkurransekraften for grønn, geotermisk energi drastisk, fordi borekostnadene i slike prosjekter er på mellom 30 og 50 prosent av den totale kostnaden, sier Stamnes.

Sidan 1940-talet då antibiotikumet penicillin var tatt i bruk, har vi kunne bruke antibiotika til å behandle bakterieinfeksjonar. No blir stadig fleire bakteriar resistente – motstandsdyktige – mot antibiotika, slik at fleire typar antibiotika ikkje kan brukast i behandling lenger.

– Penicillinet er ein av dei største revolusjonane i legemiddelhistoria, men all antibiotika opplever før eller seinare resistens. Av den grunn har legemiddelindustrien nølt med å satse på nye produkt, og det har ikkje kome noko genuint nye antibiotika dei siste tjue åra.

– Vi går derfor inn ein postantibiotisk æra der vi er tilbake til tida før vi hadde antibiotika å behandle bakterieinfeksjonar med, seier Pål Rongved.

Han er professor ved Farmasøytisk institutt ved Det matematisk-naturvitskaplege fakultet ved Universitetet i Oslo (UiO) og er ein av UiO sine forskarar innan livsvitskap som arbeider med antibiotikaresistens.

Rongved og forskingsgruppa hans prøver å finne fram til nye stoff som kan brukast i kampen mot antibiotikaresistente bakteriar. Tilnærminga deira er å bruke eit molekyl, ein såkalla sink-kelator, som kan øydelegge balansen av dette stoffet i bakteriane.

Penicillin er eit betalaktam-antibiotikum. Slike antibiotika har i aukande grad blitt ineffektive på grunn av eit bestemt enzym i bakteriane. Rongved forklarar at deira sink-kelatorar kan bidra til at enzyma ikkje lenger kan øydelegge for antibiotikumet.

– Sink-kelatoren vår er det vi kallar ein adjuvant. Det vil seie at han må takast saman med eit anna molekyl, i dette tilfelle eit betalaktam-antibiotikum. Vår kelator har stor forsterkande effekt på antibiotika på marknaden når det blir testa på ulike bakteriar – òg dei som i utgangspunktet er resistente mot antibiotikumet.

Lang erfaring med metallkompleks

Men når ingen andre har lukkast med å lage nye antibiotika på to tiår, korleis har det seg då at Rongved har så stor tru på nettopp deira tilnærming og korleis fekk han ideen til å bruke sink-kelator mot bakteriar?

– Eg har forska på metallkompleks i over 25 år og har jobba med det i mange år i legemiddelindustrien. I 2009 prøvde vi å finne ut om vi kunne hemme kreftceller ved å bruke sink-kelator til å endre på sinkbalansen i cellene, seier han.

Han fortel vidare at inngangsporten til antibiotikaresistens-feltet og bruk av sink-kelator på bakteriar var at dei vart merksame på at forskar Ørjan Samuelsen og kollegaene hans ved Kompetansesenter for påvisning av antibiotikaresistens (K-res) ved Universitetssykehuset Nord-Norge (UNN) i Tromsø studerte stoff som bakteriane bruker for å øydelegge antibiotika – og desse inneheldt to sinkatom.

Då dei testa sink-kelatoren sin på bakteriane, fann dei overraskande ut at han hadde antimikrobielle eigenskapar. Kelatoren forstyrra sinkbalansen i bakteriane og øydela for stoffa som stikk kjeppar i hjula for antibiotika.

Må teste vidare

Våre celler og bakteriane sine celler har til felles at dei må ha sinkbalansen i orden for å fungere normalt. Menneske har cirka 6000 enzym som er avhengige av sink. Derfor er det òg svært viktig å sjekke at sink-kelatoren ikkje er skadelege for våre eigne celler.

Forskarane har utstyrt sink-kelatoren med ein målsøkande del som gjer at han går på bakteriar og mindre på menneskeceller. No har dei begynt å teste sink-kelatoren på humane celler i laboratoriet og så langt ser det bra ut. No skal dei teste han i større skala.

Fleire har trua på prosjektet

Rongved har fått økonomisk støtte frå fleire hald. Forskingsrådet har gitt 7,3 millionar kroner i støtte til prosjektet ZinChel gjennom sitt program BIOTEK 2021. I tillegg har Novo pre-seed fonds i Danmark støtta prosjektet med 2,5 millionar danske kroner.

Rongved er òg invitert med inn i eit stort europeisk prosjekt som blir leia frå Uppsala. I den samanheng har han starta samtalar med legemiddelfirmaet GlaxoSmithKline.

Gjennom universitetet sitt kommersialiseringsselskap, Inven2, har Rongved søkt patent på teknologien.

I solceller gjøres lys om til elektrisitet. Det kan foregå på forskjellige måter, og nå har en forskergruppe funnet ut hvordan solceller kan være basert på jern, i stedet for det sjeldne metallet ruthenium.

Forskerne har designet en spesiell jernforbindelse – et molekyl med et jernatom i midten – som spytter ut et elektron når den blir truffet av lys. Det gjør molekylet ideelt til en type solceller som kalles Grätzel-celler.

– Målet med prosjektet var å erstatte ruthenium med noe som er mer tilgjengelig. Det klarte vi, forteller danske Tobias Harlang, som nettopp har forsvart sin doktorgrad om den nye typen solceller. I dag er han postdoktor ved kjemisk institutt ved Lunds Universitet i Sverige.

Den vitenskapelige artikkelen om det nye solcellematerialet blir publisert i tidsskriftet Nature Chemistry, og Tobias Harlang er førsteforfatter.

Blant de andre forfatterne finner man også Kasper Skov Kjær, som både er tilknyttet Lunds Universitet og Danmark Tekniske Universitet, og som for tiden arbeider videre med molekylet ved Stanford University i USA.

Solcellen blir til en tynn film

Jobben til en solcelle er å få sollys til å sette fart på elektroner, for våre elektriske apparater drives av elektroner i bevegelse.

De vanligste solcellene er produsert av halvledermaterialet silisium. De tradisjonelle panelene er ganske effektive. De beste konverterer en fjerdedel av lysets energi til strøm. Men det krever svært mye energi å produsere dem, de er vanskelige å håndtere, og det er grenser for hvor de kan brukes.

Grätzel-celler er smartere, for i stedet for stivt silisium er de basert på fargestoff som suger solenergien til seg og forvandler den til elektrisitet. Disse molekylene kan plasseres i en helt tynn og fleksibel film. Fortsatt klarer de ikke høyere effektivitet enn 12–13 prosent.

– Hvis solceller kan produseres som billige, tynne filmer i stedet for klønete solpaneler, som ikke akkurat ser bra ut, så kan alle mulige former for overflater forsynes med solceller – bygningsmaterialer, vinduer og tekstiler, sier Tobias Harlang.

– Grätzel-celler har også den fordelen at de virker godt ved lav lysintensitet og ved diffust lys – altså når det for eksempel er overskyet. Så det er bra for oss som bor i land hvor det ofte er skyer.

Erstatter sjeldent grunnstoff

De beste Grätzel-cellene er basert på molekyler bygget opp omkring ruthenium, men nå kan de altså bli billigere.

– Jern ligger det like over ruthenium i periodesystemet, så det har noen av de samme kjemiske egenskapene. Dessuten er det ikke skadelig for miljøet eller for kroppene våre, og for hvert gram ruthenium finnes det 63 tonn jern, forteller Harlang.

– Problemet har vært at molekyler basert på jern ikke har klart å holde lenge nok på energien som kommer fra lyset. Derfor har det blitt til varme i stedet for elektrisk energi.

Forskerne har funnet ut at det tar molekylet tre picosekunder – tre billiondeler av et sekund – å overføre energien til det elektriske kretsløpet.

Inntil nå har jernbaserte molekyler bare holdt på energien i 0,1 picosekund, men det nye molekylet kan klare det i opptil 37 picosekunder, så nå er det tid til å sende energien videre som elektrisitet.

– Ytelsen må forbedres

Gjennombruddet vil vekke oppsikt blant andre forskere som arbeider med Grätzel-celler. Det gjør for eksempel førsteamanuensis Torben Lund fra Roskilde Universitet, og han er begeistret da vi forteller ham hva de har oppnådd i Lund.

– Det er jo en fantastisk nyhet! utbryter han.

– Det ser absolutt spennende ut.

Da den første begeistringen har lagt seg, påpeker Lund at ytelsen fra solceller med molekylet foreløpig ikke er så imponerende.

– Det er veldig lang vei til noe som ligner praktisk bruk, sier han og påpeker at bare 0,13 prosent av energien i sollyset blir til elektrisitet i eksperimentene.

Ifølge Torben Lund må det tallet ganges med 50 eller 100 før det blir interessant.

Levetiden er en utfordring

En annen utfordring er stabilitet, sier Torben Lund:

– De må gjerne sende fargestoffmolekylene her ned til Roskilde Universitet, så kan vi finne ut om de er stabile, slik at solcellene kan holde i lang tid.

Nettopp levetiden kan være en svakhet for Grätzel-celler, men Harlang er håpefull:

– De prøvene vi har produsert, har vært utrolig stabile. De har ikke blitt brutt ned gjennom de månedene vi har observert dem. Generelt sett er jernkomplekser veldig stabile, noe som er en fordel, sier han.

Molekylet må optimeres

Inntil videre har Lund-forskerne bare sett på det første, grunnleggende trinnet i prosessen. Fortsatt er det for tidlig å si hvor effektiv og holdbar en slik solcelle kan bli.

Kjemikerne vil bruke de neste årene på å videreutvikle molekylet.

Deretter er det en ingeniøroppgave å designe selve solcellen, slik at den fungerer optimalt sammen med molekylet. Det vil altså ta tid før den nye typen solceller kan ta opp kampen mot silisiumet.

– Da kan vi forsyne fasader med solceller, og de kan komme på taket av biler, på baksiden av mobilen og mange andre steder. Vi vil kunne utnytte solens energi mye bedre enn i dag. Det er et kjempestort potensial i solenergi, avslutter Harlang.

Rerferanse:

Tobias C. B. Harlang m.fl: Iron sensitizer converts light to electrons with 92% yield. Nature Chemistry, oktober 2015. DOI: 10.1038/nchem.2365. Sammendrag.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.