Blod är en återkommande bristvara i vården och konstgjort blod skulle vara en enorm tillgång. Än så länge har ingen lyckats tillverka det, och många utmaningar återstår att lösa. En är att blodet måste flöda i exakt rätt hastighet för att ta upp och avge ämnen i kroppen.

Medan så kallade icke-komplexa vätskor – som vatten – alltid flödar på samma sätt vid en viss temperatur så har komplexa vätskor ett flöde som förändras med bland annat hastighet och tryck. Viskositet kallas den egenskap som kan beskrivas som hur ”segt” ett flytande ämne är. Vatten har låg viskositet, olja högre. Komplexa vätskor med varierande viskositet möter vi varje dag.

Forskning kring viskositet har ofta byggt på gamla modellsystem. Det behövs nya system för att besvara nya frågor.

– Majonnäs kan till exempel vara fast när du lägger det på en brödskiva, men bete sig som en vätska och flöda när du anlägger tryck. I kroppen har vårt blod en viskositet när det flödar i en stor ven, en annan i en tunn kapillär, säger Andrea Scotti, forskare i fysikalisk kemi och Wallenberg Academy Fellow vid Lunds universitet.

Komplexa vätskors viskositet har studerats en hel del, men en viktig aspekt har inte undersökts i större skala enligt Andrea Scotti; effekten av partiklarnas mjukhet i vätskan.

– Om en partikel är mjuk, som en blodcell, så att den kan ändra form när det blir trångt, vilken blir då partikelns individuella effekt på systemets egenskaper? Det försöker jag förstå.

Ett steg i taget från enkelt till komplext

Helt vardagliga system är ofta mycket komplicerade rent fysikaliskt. Andrea Scotti tar sig an det genom att först bryta ner systemets egenskaper i några nyckeldelar som är lättare att utforska, sedan gradvis öka komplexiteten.

– Jag ville börja med en mjuk partikel som inte är svår att skapa eller hitta, vars egenskaper jag lätt kan kontrollera. Jag började med polymera partiklar som svällde i vatten, ett slags mjuka sfärer. Vi tillverkade prover där vi varierade koncentrationen av sfärerna, vilket påverkar deras form. Först undersökte vi effekten i vila – nu ska vi studera den i ett flöde.

Andrea Scottis grupp använder bland annat ett instrument kallat rheometer som mäter viskositet. Dessutom mäts partiklarnas form i nanometerskala med en kombination av röntgen, neutron- och ljusspridning. Forskarna använder flera tekniker: så kallad småvinkelspridning (small angle scattering) av neutroner och röntgenstrålning, och kombinerar experimentella resultat med datorsimuleringar. Målet är att se om partiklarna exempelvis krymper när de är i rörelse så att flödet underlättas.

Andrea Scottis intresse för just ljusspridning är en viktig anledning till att han hamnat i Lund nära två stora materialforskningsanläggningar.

– Det är fantastiskt här, med hjälp av synkrotronstrålningen i MAX IV och ESS, European Spallation Source, som snart kommer förse oss med neutroner, kan vi angripa de här frågorna med en helt ny effektivitet. Det blir en verklig game changer för oss, då kan vi göra ännu mer komplicerade experiment.

Blod för forskning ligger närmare i tiden

När forskarna har förstått flödets effekt på de mjuka modellsfärerna är de redo att ta steget från helt runda partiklar till sådana som liknar röda blodceller, lite skålformade. Andrea Scotti kommer att samarbeta med kollegor som kan skapa syntetiska partiklar med rätt form. Längre fram vill han testa att föra in hemoglobin i partiklarna och ge dem kapacitet att ta upp syre, så att de blir alltmer lika riktiga blodceller.

– Jag har fått frågan om detta betyder att vi kan ha syntetiskt blod om fem eller tio år. Det är svårt att säga. Men helt klart kommer vi ha en vätska som flödar likadant som blod, och har några av blodets egenskaper.

Ett blod godkänt för transfusioner tror han ligger långt bort, men till en början skulle syntetiskt blod kunna användas i forskning, exempelvis vid tester av nya läkemedel.

Andrea Scotti växte upp i det lilla samhället Pizzighettone i italienska Cremona. Han var redan som barn intresserad av att förstå från grunden hur världen fungerar. När han började på universitetet i Parma kändes fysik som ett naturligt val – det var den vetenskap han uppfattade som mest grundläggande och teoretisk, och närmast filosofin, som han också tyckte mycket om.

Som masterstudent kom han av en slump in på neutronspridningstekniker och det ledde vidare till en doktorandtjänst vid ETH i Zürich. Under den tiden tillbringade han också ett år som gästforskare vid Georgia Institute of Technology i USA, och fortsatte sedan till en postdoktorstjänst vid tekniska högskolan RWTH Aachen i Tyskland. I Tyskland träffade han sin fru, som också är forskare. När hon fick en tjänst vid ESS följde han med, först till universitetet i Malmö, sedan till Lund.

– Det viktigaste för att bli en bra forskare tror jag är att inse att du inte kan veta allt. Men du kan försöka förstå så mycket som möjligt och ta hjälp av andra för att fylla i luckorna. Att få undersöka saker på det vis jag gör varje dag är precis vad vill, jag har aldrig tvekat om att detta är rätt arbete för mig.

Text Lisa Kirsebom
Bild Kennet Ruona