17.6.2020 Uudella ionimikroskoopilla voidaan tutkia viruksia ja leikata bakteereja (Leppänen)

Bakteerien aiheuttamat tulehdukset ja erityisesti antibioottiresistentit bakteerit ovat suuri haaste ihmiskunnalle. Vaihtoehtoisia bakteeritautien hallintakeinoja antibioottien sijaan ovat antibakteeriset pinnat tai virusterapia bakteerien viruksilla eli bakteriofageilla. Heliumionimikroskopia on tuore menetelmä, jolla on useita etuja verrattuna tavanomaiseen elektronimikroskopiaan. Näitä ovat esimerkiksi isompi suurennos ja mahdollisuus leikata materiaaleja. Miika Leppäsen väitöskirjassa yhdistettiin nämä kaksi aihepiiriä ja tutkittiin ionisuihkujen soveltuvuutta antibakteeristen ja muiden biologisten materiaalien tutkimukseen.
Julkaistu
17.6.2020

Yhdessä osatutkimuksessa havaittiin, että ionimikroskopia soveltuu hyvin bakteerien ja niiden virusten kuvantamiseen. Tällöin voidaan havaita yksityiskohtia infektoivista viruksista eri vaiheissa infektiota samassa näytteessä.

Yksi hoitokeino bakteereja vastaan voisi olla virusten kiinnittäminen materiaaliin, josta ne irtoavat tarvittaessa. Tällaisten virusmateriaalien kuvantamista ja bakteerien vastaisen tehon mittauksia tehtiin toisessa osatutkimuksessa. Tehokkuuden mittaustapaa kehitettiin, jolloin sen vertailu tutkimusten kesken on sujuvampaa.

Kun ionisuihkun annosta lisätään, sillä voidaan myös leikata materiaaleja. Tätä hyödynnettiin, kun tutkittiin sudenkorennon siiven antibakteerisia nanorakenteita. Siivellä olevia bakteereja halkaistiin ja sitä kautta saatiin tietoa bakteerien vuorovaikutuksesta näiden nanorakenteiden kanssa.

Toisissa tutkimuksissa ionisuihkulla leikattiin auki viruksia sisältäviä kapseleita ja tutkittiin niiden rakennetta. Kapseleiden valmistustavan havaittiin vaikuttavan niiden rakenteeseen. Kapseloituja viruksia voidaan käyttää suolistossa olevien tulehdusten hoitoon, koska ne pääsevät ohittamaan faageille vahingolliset vatsahapot.

Nanoselluloosapohjaisen materiaalin kuvantaminen osoitti, että ionisuihkun annoskoon on oltava oikea, jotta se ei tuhoa materiaalia kuvauksen aikana. Koska ionisuihkulla voidaan leikata, se voi myös vahingoittaa materiaalia kuvantaessa.

”Heliumionimikroskopia on uusi menetelmä ja tiedot sen soveltuvuudesta erilaisten materiaalien kanssa työskentelyyn ovat puuttuneet. Leppäsen väitöskirja tuo uutta tietoa tälle alalle”, sanoo työn ohjaaja, professori Ilari Maasilta.

"Tässä työssä faageja kuvattiin ennenäkemättömällä tarkkuudella”, arvioi työn toinen ohjaajista, apulaisprofessori Lotta-Riina Sundberg Jyväskylän yliopistosta.

”Väitöskirjatyö oli poikkitieteellistä yhteistyötä useiden eri tutkijoiden kanssa ja juuri siksi niin innostavaa”, Leppänen sanoo.

Poikkitieteellisestä väitöskirjaprojektia Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksessa on tukenut Jane ja Aatos Erkon säätiö.

Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, numero 236, Jyväskylä, 2020. ISBN 978-951-39-8187-7 (PDF), URN:ISBN:978-951-39-8187-7, ISSN 2489-9003
Linkki julkaisuun: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/69863

Miika Leppänen on kirjoittanut ylioppilaaksi Kinnulan lukiosta 2007 ja valmistunut filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopistosta 2015 pääaineenaan fysiikka.

Lisätietoja:
Miika Leppänen, miika.j.leppanen@jyu.fi

FM Miika Leppäsen fysiikan väitöskirjan "Infection under the ion beam - Focused ion beams and antibacterial properties of biomaterials" tarkastustilaisuus on keskiviikkona 17.6.2020 Jyväskylän yliopistossa alkaen kello 12. Vastaväittäjänä on Dr. Gregor Hlawacek (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Saksa) ja kustoksena on professori Ilari Maasilta Jyväskylän yliopistosta. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Yleisö voi seurata väitöstä verkkovälitteisesti, linkki Zoom-webinaariin (suositellaan Zoom-sovellusta tai Google Chrome selainta): https://jyufi.zoom.us/j/66330249880
Salasana: 150210