Lantanidi-alkuaineet – pieniä ainesosia isoissa asioissa (Väitös FM Johanna Vuojola 17.5.2013)

10.05.2013
Väitös

Johanna Vuojola osoittaa Turun yliopistoon tekemässään väitöstutkimuksessa, että harvinaisia maametalleja sisältäville merkkiaineille on laajaa käyttöä biotieteissä. Väitöskirjatyössä tutkitut synteettiset merkkiaineet toimivat tutkimuksessa ennakoituakin monipuolisemmin.

 

Turun yliopiston tiedote 10.5.2013

Filosofian maisteri Johanna Vuojolan väitöskirjatyössään tutkimat lantanidia sisältävät merkkiaineet ja näitä merkkiaineita hyödyntävät testimenetelmät luovat uusia mahdollisuuksia kehittää nykyisin käytössä olevia menetelmiä useilla bioanalytiikan sovellusalueilla. Diagnostiikan lisäksi merkkiaineita voi käyttää hyödyksi muun muassa lääkekehityksessä, ympäristöanalytiikassa ja elintarvikeanalytiikassa.

Väitöskirjatyössä tutkittuja merkkiainetyyppejä olivat jo 1970-luvun lopulta käytössä olleet synteettiset lantanidikelaatit, sekä bioanalytiikassa vasta vähemmän käytetyt synteettisesti valmistetut upkonvertoivat nanopartikkelit ja geeniteknisesti tuotetut lantanidia sitovat peptidit.

– Näillä uusilla tulokkailla on samat hyödylliset valontuottoon liittyvät ominaisuudet kuin lantanidikelaateilla, mutta lisäksi myös omat erityiset etunsa. Ehkä suurin yllätys oli, kuinka monipuolisesti niitä voidaan hyödyntää, filosofian maisteri Johanna Vuojola sanoo.

– Upkonvertoivilla nanopartikkeleilla on ainutlaatuinen kyky muuntaa matalaenergistä infrapunasäteilyä korkeamman energian näkyväksi valoksi. Luonnossa esiintyvillä materiaaleilla ei tällaista kykyä ole, joten upkonvertoivat nanopartikkelit mahdollistavat taustasignaalista vapaan havainnoinnin yksinkertaisella laitteistolla ilman lantanidikelaattien vaatimaa niin sanottua  aikaerotteista mittalaitteistoa, Vuojola sanoo.

Lantanidia sitovat peptidit puolestaan mahdollistavat testeissä tarvittavan merkkiainekonstruktin tuoton elävän solun sisällä. Näin päästään eroon työläästä kemiallisesta leimauksesta, mikä on välttämätön työvaihe käytettäessä lantanidikelaatteja.

Lantanidit lähes yksin Kiinan hallussa

Vaikka lantanidit luetaan kuuluviksi harvinaisiin maametalleihin, ne eivät ole kovin harvinaisia vaan pikemminkin vaikeasti eristettäviä. Useimmiten lantanidit ovat niin hajallaan maaperässä, ettei niitä ei ole taloudellisesti kannattavaa louhia.
 
Lantanideihin liittyy merkittävä maailmanpoliittinen ulottuvuus: joidenkin arvioiden mukaan Kiina tuottaa yli 90 prosenttia harvinaisten maametallien maailmanlaajuisesta tarpeesta. Maailmalla onkin alettu vastaamaan Kiinan monopoliin tehostamalla harvinaisten maametallien louhintaa.
 
– Lantanideja käytetään nykyään erittäin monissa arkipäiväisissäkin kohteissa, kuten kännyköissä, televisioissa, valaisimissa, seteleissä, aurinkolaseissa ja sähkömoottoreissa. Bioanalytiikassa ja lääketieteellisessä diagnostiikassa lantanideilla on niin ikään oma tärkeä roolinsa, Vuojola sanoo.

Tulevaisuuden testimenetelmiä

 

Vuojola osoitti väitöstutkimuksessaan erilaisten lantanidia sisältävien keinotekoisten merkkiaineiden soveltuvuuden useisiin diagnostisiin, energiansiirtoon perustuviin testeihin.

 

 
– Lantanidia sisältävillä merkkiaineilla on erityisiä ominaisuuksia, joiden ansiosta päästään eroon perinteisissä diagnostisissa testeissä häiriötä aiheuttavasta taustasignaalista. Näin ollen voidaan kehittää yhä tarkempia testejä, jotka soveltuvat muun muassa automatisoituihin lääkeaineseulontoihin, Vuojola toteaa.
 
Väitöstutkimuksessa saatiin myös uutta tietoa vasta hyvin vähän tutkitusta nFRET-energiansiirtomekanismista. Tämä mekanismi mahdollistaa uudenlaisten merkkinaineyhdistelmien käytön tarkoissa ja monipuolisissa diagnostisissa testeissä.
 
**
 
Perjantaina 17. toukokuuta 2013 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (PharmaCity, Pha1-auditorio, Itäinen Pitkäkatu 4) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Johanna Anne-Mari Vuojolan väitöskirja ”Luminescent Lanthanide Reporters: New Concepts for Use in Bioanalytical Applications” (Luminoivat lantanidipohjaiset merkkiaineet: Uudenlaisia lähestymistapoja bioanalyyttisiin määrityksiin). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Niko Hildebrandt Ranskasta (University of Paris-South) ja kustoksena professori Tero Soukka.
 
FM Johanna Vuojola on syntynyt 1983 Kangasalla ja kirjoittanut ylioppilaaksi vuonna 2002 Kangasalan lukiosta. Hän on valmistunut filosofian maisteriksi 2008 Turun yliopistosta, jossa hän toimii projektitutkijana. Väitös kuuluu molekulaarisen biotekniikan ja diagnostiikan alaan.
Luotu 10.05.2013 | Muokattu 25.11.2020