Anturitutkimusta ja byrokratiaa Kaliforniassa

”Tämä minun täytyy päästä näkemään omin silmin” ajattelin, kun noin vuosi sitten luin vasta julkaistun artikkelin koe-eläimissä tehdystä reaaliaikaisesta lääkeainemittauksesta. Alkoi apurahojen, lupien, viisumien, kaavakkeiden ja allekirjoitusten hakumylläkkä, jonka seurauksena löysin itseni lokakuun alussa pyörimässä ympäri Kalifornian yliopiston Santa Barbaran kampusta, puoliunessa aikaerorasituksesta. Oli aika aloittaa kahden kuukauden tutkijavaihto ryhmässä, jonka työtä lukemani artikkeli oli ollut.

Byrokratiaa jalkapatikassa

Aloitin tutkijavierailuni Kalifornian yliopistossa totuttelemalla byrokratian erikoisiin kiemuroihin. Tämä tarkoitti lähinnä hyötyliikunnan määrän äkillistä kasvua, kun jokainen paperi ja allekirjoitus piti viedä ja hakea manuaalisesti eri puolilta Santa Barbaran kampusta. Ja niin kuin kaikki muukin Yhdysvalloissa, myös kampukset ovat suuria. Aloitin myös hyvissä ajoin hakuprosessin, jotta saisin luvan tutustua ryhmän käytössä olleisiin koe-eläintiloihin. Lopulta selvisin kaikista alkujärjestelyistä yllättävänkin sujuvasti, ja jo noin viikon päästä saapumisestani pääsin upouusi kulkukortti taskussa aloittelemaan mittauksia laboratoriossa.

Hiilen ja DNA:n yhdistämisen haasteet

Vierailemassani tutkimusryhmässä kehitetään kehon sisään asetettavia antureita, joilla on tarkoitus pystyä reaaliaikaisesti mittaamaan lääkeaineiden määrää veressä. Tämä on yksilöidyn lääkehoidon aikakaudella erittäin ajankohtainen tutkimusala. Anturien toiminta perustuu lyhyisiin DNA-rakenteisiin, aptameereihin, jotka kiinnitetään johtavana alustana toimivan kultalangan päälle. Tarkoitukseni oli vierailuni aikana selvittää, olisiko näiden aptameerien käyttöä mahdollista yhdistää oman tutkimukseni keskiössä oleviin hiilinanomateriaaleihin.

Vierailuni alussa selvitin, saisiko aptameerit kiinnitettyä hiilen pintaan ja miten vahva mahdollisesti syntynyt sidos olisi. Tein ensimmäiset kokeilut ryhmässämme yleisimmin käytössä olevalla materiaalilla, tetrahedraalisella amorfisella hiilellä (ta-C) ja osoitin, että aptameeri on mahdollista kiinnittää pintaan ja siitä saadaan jopa haluttu signaalivaste – enemmän kuin olin uskaltanut alun perin toivoakaan. Sidos ei kuitenkaan ollut riittävän stabiili jatkuvien mittausten onnistumiseen ja lisäksi saatu vaste ei ollut riittävän suuri tarkoitusta varten. Näytti siltä, että hiili-DNA –yhdistelmä toimi jotenkuten, mutta ei ensinkään riittävän hyvin.

Yllättävä tulos – se toimii sittenkin

Ensimmäisen materiaalin petettyä päätin tehdä uusia testimittauksia muilla hiilipohjaisilla materiaaleilla signaalin suuruutta ja vakautta parantaakseni. Useampien materiaalien joukosta parhaan vasteen antoi hiilinanoputkiverkot (CNT). Näillä verkoilla signaali kasvoi moninkertaiseksi ta-C:en verrattuna, ja lisäksi signaalin vakaus parani huomattavasti. Alustavien tulosten perusteella onnistuin siis sittenkin rakentamaan oikeanlaisen yhdistelmämateriaalin. Tällä anturilla virtavasteen nähtiin myös muuttuvan odotetusti, kun systeemiin lisättiin aptameeriin sitoutuvaa kohdemolekyyliä, antibiootti tobramysiiniä. Näiden tulosten perusteella voidaan siis sanoa, että hiilinanomateriaaleja voitaisiin potentiaalisesti käyttää aptameeripohjaisissa antureissa, joilla voidaan saavuttaa reaaliaikainen lääkeaineiden mittaaminen suoraan potilaan verisuonessa.

Lähdön hetkellä olin todella tyytyväinen tuloksiin, joita olin onnistunut vierailuni aikana saamaan. Vielä tyytyväisempi olin kuitenkin siihen, miten paljon uutta olin oppinut niin omasta tutkimusalastani, itsenäisen tutkimuksen tekemisestä kuin itsestäni ihmisenäkin. Päivää ennen lähtöä sain vielä yllätyskirjeen postilaatikkooni: minulle oli viimein myönnetty kulkulupa yliopiston koe-eläintiloihin. Nojaa, ensi kerralla sitten.

Elsi Mynttinen tekee väitöskirjaa Aalto-yliopistossa Sähkötekniikan tohtoriohjelmassa. Hän sai TES:n apurahan vuonna 2019 tutkimukselleen aiheesta: Lääkeaineiden sähkökemiallinen havaitseminen hiilinanomateriaaleilla.