Hjerneblod Nr. 2

Nr. 2 maj 2014

Naturvidenskab fortalt af studerende

KrystalFabrikken BESAT AF PARTIKELFYSIK Bachelor - klar parat start KRYDSQUIZ ANTIBIOTIKum HANE MED 40 FED HVIDLOG HVORDAN KAN RUMMET BLIVE VED MED AT UDVIDE SIG? MORkT Lys

UDGIVER:

Redaktionen i samarbejde med Institut for Fysik, Kemi & Farmaci pรฅ Syddansk Universitet

LAYOUT & OMSLAG: Pรกll Axel Palsson & Mie Thorborg

TRYKT HOS: Print & Sign Campusvej 55 5230 Odense M

ISSN: 2246-140X REDAKTION:

Pรกll Axel Palsson Christina Wegeberg Lars Onslev Mie Thorborg red@hjerneblod.dk www.hjerneblod.dk

ANSVARSHAVENDE: Lars Onslev onslev@sdu.dk Campusvej 55 5230 Odense M

Tlf. +45 3020 1438 1. oplag: 500 eksemplarer Eftertryk kun efter aftale Citat kun med tydelig kildeangivelse

INDHOLDSFORTEGNELSE Forord 6 Vand & den levende tilstand 8

Pleuromutilin: mit bachelor- og specialeprojekt, men også et 92 antibiotikum

Besat af partikelfysik 22

Mørkt lys 104

Hvorfor kan universet blive ved med at udvide sig? 30

Udsigt over byens tage 112

Når blyant & papir er utilstrækkeligt 33

Om lysten til at forske, om biofysikken, Det smukke i det enkle og komplekse 118

Krystalfabrikken 44

Lakseforsker på fremmede stier 129

Studiestart på naturvidenskab 61

Fattigmands trøffel - hvidløg 134

Bachelorprojekt - klar parat start 78

Den danske farmaceutiske industris 14 0 historie

Ud i den virkelige verden

86

Kraniebrud - Hjerneblods krydsquiz 143

Du står nu med andet nummer af Hjerneblod i hånden. Som i det første nummer af bladet, så er det fyldt med fascinerende naturvidenskabelige fortællinger levende fortalt af studerende fra Institut for fysik, kemi og farmaci ved Syddansk Universitet.

Dette nummer er bygget op over 3 temaer. Du kan finde beretninger fra studerende, der deltager i spændende og banebrydende forskning sammen med allerede etablerede forskere, artikler med fokus på fødevarer og ernæring samt læse førstehåndsindtryk fra studerende, der fortæller levende om studiestarten og hverdagen som naturvidenskabelig studerende.

Forskningsprojekterne rækker vidt, og har yderst spændende perspektiver. Du kan læse om alt fra avanceret nanoteknologi i bestræbelserne på at effektivisere solceller, over et nyt syn på cellen, der både har medicinske og erkendelsesmæssige konsekvenser til nye måder at bekæmpe kræft på.

Fødevarers næringsværdi og smagsoplevelserne er af fundamental beydning for os alle hver eneste dag livet igennem. Forskning i fødevarer spiller en stor rolle på instituttet og mange studerende forsker i nye måder at forbedre fødevarer på. Du kan bl.a. læse om, hvorledes det foder laksen spiser, reflekteres både i smagen og i dens næringsværdi som fødevarekilde. Og det viser sig at selv så almindelig en fødevare som mælk indeholder mange ubesvarede gåder. Du kan læse mere om det inde i bladet. Desuden er der en spændende, velsmagende opskrift med ikke mindre end 40 fed hvidløg. Velbekomme!

Mange gymnasieelever overvejer netop nu valg af studieretning. Vi prøver at give et indblik i livet på et naturvidenskabeligt institut. Du finder bl.a. en dagbog over en studerendes studiestart og en beretning om en dyb fascination af fysik og ikke mindst glæden ved at studere og være en del af den spændende forskning.

For de konkurrencelystne er der en naturvidenskabelig krydsord med ganske flotte præmier. Til sidst vil vi blot minde om vores brevkasse, hvor ALLE er velkomne til at stille spørgsmål inden for fysik, kemi og farmaci og få dem besvaret af forskere og studerende fra instituttet.

God læselyst, redaktionen

Af Henrik Thoke 8

“forskellige forskere har igennem tiden argumenteret for at vand, med sine mange unikke egenskaber, samt det at det udgør klart størstedelen af cellen, ikke bare skal opfattes som et inaktivt opløsningsmateriale som liv nu engang eksisterer i”

9

L

IV ER MEGET SVÆRT AT DEFINERE. PÅ TRODS AF, AT DER FINDES MANGE FORSKELLIGE DEFINITIONER, ER DER INGEN, DER HELT FYLDESTGØRENDE KAN REDEGØRE FOR, HVAD DER ER LEVENDE, OG HVAD DER ER DØDT. DE FLESTE KAN DOG VÆRE ENIGE OM, AT EN CELLE ER DEN MINDSTE STRUKTURELLE, FUNKTIONELLE OG BIOLOGISKE ENHED, DER ER KENDT I ALLE LEVENDE ORGANISMER.

Celler er mellem 1-100 mikrometer Cellen er et kaotisk system, hvor store, og blev opdaget af Robert Hooke mange ting inde i cellen skal synge i kor i 1665. Små 200 år efter blev teorien, der for at holde den i live og være social med siger, at levende organismer består af en andre celler. For at forstå dette virvar, har til flere celler, udviklet. Vi har således, på forskere været nødt til at se på enkelte overfladen, et ganske enheder og processer lidt godt billede af, hvad ad gangen. det kræver at holde en celle i live. Stort set alle Men hvad er en celle cellulære processer har så? Og hvad gør cellen en velbeskrevet meforskellig fra de omgivkanisme: Ioner flyder elser, den befinder sig gennem kanaler, soluti? Biologer har i flere ter (opløste stoffer, f.eks. århundrede beskrevet sukker opløst i vand) den som en ”klumpet, transporteres ind og homogen (ensartet), ud af cellen gennem gelatineagtig substans” pumper, nogle kompo(Dujardin, 1835), der nenter kan flyttes rundt ikke lader sig opløse og af ’molekylære motorer’ Cellestruktur af kork i mikroskop. blande, hvis man komBilledet er håndtegnet af Robert osv. mer den ned i vand. At Hooke omkring 1665. cellen ikke blander sig med Man kan derfor godt vand, førte til den idé, at undre sig over, at vi, trods denne enorme cellen er omgivet af en vandimpermeaviden, stadig er stort set ude af stand til bel (uigennemtrængelig) film. Mange at kurere sygdomme eller finde ud af, varianter blev foreslået, f.eks. forestillede hvad der f.eks. præcist gør, at en celle Kühne (1864) sig et lag af stivnet protein, pludselig bliver til en cancercelle. Svaret mens Schülze (1863) forestillede sig, at skal måske findes i vores måde at behan- det yderste af selve cellen var størknet dle komplicerede systemer (som en celle (så det dannede en beskyttende skorpe). må siges at være!) på.

Man forestiller sig i dag typisk cellen som værende omgivet af et lipid (fedt) Hjerneblod 10

2/2014

Ydre af cellen

}

phosphorlidpid dobbeltlag

hoved t r æ l o P Upolære haler

Indre af cellen

Transportprotein

holipid

Phosp

Figur 1: En cellemembran. Man betragter typisk cellen som bestående af et lipid (fedt) dobbeltlag (blå), der adskiller det indre af cellen (cytoplasma) fra det ydre. Al kommunikation imellem cellen og omgivelserne, sker igennem de forskellige proteiner.

dobbeltlag, og den mest kendte variant af denne er Singer og Nicholsons model fra 1972 (den flydende mosaikmodel, se f.eks. figur 1). Lipidlaget er uigennemtrængeligt, og alt der skal bevæge sig ind og ud af cellen, skal derfor hjælpes på vej. Værktøjskassen til at løse og forklare ting i cellen med (f.eks. problemet med hvordan en ion kan bevæge sig ind i cellen), er ofte at finde et protein og finde ud af præcis, hvordan/hvorfor det gør, som det gør og kan det, som det kan (se figur 1).

Allerede på gymnasieniveau lærer man, hvordan natrium-kalium-pumpen kan pumpe natriumioner ud af cellen og kaliumioner ind i cellen. Denne adskillelse kræver energi i form af ATP. Ionerne forsøger på grund af ladnings og koncentrationsforskelle at modvirke denne adskillelse, og da membranen har forskellige ”lækkekanaler” og ikke altid slutter helt tæt, er det altså nødvendigt konstant at pumpe for at opretholde forskellen. Og Na+/Ka+ pumpen er ikke alene, men er blot et af mange proteiner (pumper/kanaler m.m), der lever deres

liv på cellemembranen. Proteinerne udgør ca. 50 % af hele cellemembranen.

Forskerne har således fundet et protein, der specifikt kan føre netop én ting ind og ud af cellen, alt fra vand til giftstoffer, for at opretholde denne uligevægt.

Og det er faktisk netop sådan, min biologilærer i gymnasiet lærte mig om forskellen mellem liv og død: En celle er konstant i dynamisk uligevægt, og hvis cellen når til ligevægt (hvilken den vil gøre, når cellen/proteinerne stopper med at pumpe) svarer det til ’død’.

For at forstå transport- og koncentrationsforskelle i cellen benytter vi i det følgende en almindelig gryde som gennemgående model. Hvis man f.eks. smider salt ned i den ene side af en gryde med vand, ved vi, at salten diffunderes (flyttes) til den anden side, til der er lige meget salt overalt. Hvis vi skal forhindre dette, er vi nødt til at placere en saltbarriere.

Læg mærke til, at der i denne beskrivelse ligger en antagelse om, at det indre af cellen (cytoplasma) ikke er (meget) ▶ Vand & den levende tilstand 11

forskelligt fra væske, der omgiver cellen, ligesom de to ender af gryden indeholder ’den samme type’ vand.

Måske fordi vand er så stor en del af vores hverdag, glemmer vi at tænke over, hvor specielt vand faktisk er, og hvor mange unikke måder det kan opføre sig på.

Lidt mere om vand Vand (H2O) udgør 70-80 % af enhver given celle, og det er svært at forestille sig liv uden vand. Vand er et unikt molekyle: det er lille, men har et højt fryse- og kogepunkt, et højt dipolmoment (stor elektrisk ladningsforskel), og danner hydrogenbindinger (se faktabox). De fleste ved, at vand kan forekomme som is, flydende vand og vanddamp. De første to adskiller sig især ved, hvordan det enkelte vandmolekyle kan bevæge sig i forhold til de andre.

I en iskrystal er vandmolekylerne ’låst’ fast til hinanden, hvorimod de i flydende vand kan bevæge sig mere frit i forhold til hinanden. I modsætning til andre molekyler af samme størrelse, har vand både et højt smelte- og kogepunkt. Det skyldes primært styrken af hydrogenbindingerne imellem vandmolekylerne Hjerneblod 12

2/2014

(se faktabox). Det er en dyr proces for vand at bryde hydrogenbindinger, og der skal derfor meget energi (høj temperatur) til, før vand begynder at smelte/ fordampe. Vand vil så gerne danne hydrogenbindinger, at hvis man smider et molekyle ned i en mængde vand, der hverken kan danne hydrogenbindinger eller er elektrisk uladede (faktisk kalder man den type molekyler for hydrofobe: vandskyende), vil vandet placere sig omkring molekylet således, at det stadig kan danne flest muligt hydrogenbindinger (se billede 2).

Vandet bliver således ”låst” fast, på samme måde som is er. Omvendt kan en elektrisk ladet overflade også strukturere vand, da vandet rigtig gerne vil placere sig således, at f.eks. en positiv ladning er i kontakt med oxygenets (delvist) negative ladning.

faktabox

Elektrisk dipolmoment

er en målestok for separationen af positive og negative ladninger i et system af elektriske ladninger. Vand har et dipolmoment, da oxygenerne er meget elektronegative end hydrogen og derfor trækker mere i elektronerne mere.

Oxygenmolekylerne er derfor delvist negative, og hydrogenerne er delvist positive.

faktabox

Hydrogenbinding

er en slags tiltrækkende kraft imellem molekyler (eller dele af molekyler), en binding som dannes imellem et svagt elektropositivt hydrogenatom og et af de elektronegative atomer som ilt, kvælstof eller fluor.

Hydrogenbindinger varierer i styrke fra meget svage (1-2 kJ/mol) til ekstremt stærke (150 kJ/mol).

H

ding

nbin

ge ydro

Ovenstående er blot en grov skitse af, hvordan vand strukturerer sig, og det er vigtigt at sige, at der findes molekyler, der er meget vandstrukturerende, og nogle der ikke er.

Et godt eksempel på ”struktureret” vand, kan man forestille sig ved at tage noget ribsgele. Størstedelen af molekylerne er vand (og stort set) resten er sukker, men man ville normalt ikke kalde geleen våd, på samme måde som en cola (der også er vand og sukker). Det skyldes, at der i gele findes en række af molekyler der er enormt vandstrukturerende ▶

hydrogenbinding

H

H

O

O

H

H

O

H

H

ikke-polært molekyle

H

H

O

O

Denne ’binding’ af vand er typisk ikke noget, der påvirker andre vandmolekyler end dem lige nær overfladen (klassisk vil man sige, at vand strukturerer sig ca.

3 vandmolekyler ud i forhold til en ladet overflade, men i særtilfælde kan de gøre det meget længere).

H

H

(Flydende) vand findes altså også på forskellige - mere eller mindre - bundne former, hvilket hænger sammen med det, man kalder aktivitet. Vand med en høj aktivitet bevæger sig frit, og vand med en lav aktivitet bevæger sig næsten ikke.

H

O

H

Figur 2: Det ses her hvordan vand kan arrangere sig omkring et ikke polært molekyle.

Vand & den levende tilstand 13

Figur 3: Illustrations af hvordan vand strukturer sig ved en elektrisk ladet overflade.

+ +Elektrisk + +ladet ++ +++ overflade Vand og celler Hvordan ser vand i en celle så ud? I en celle er der typisk ca. 2 nm (1 nm = 1 milliardedel meter) mellem overflader (hvilket er ca. 10 vandmolekyler). Vandet er derfor uden tvivl anderledes end vand i en gryde.

Det er faktisk noget som alle er klar over, også uden at vide det. Tag f.eks. et hønseæg (der blot er en enkelt celle).

Hvis du slår den ud, vil du så kalde det indre for flydende? Måske halvtflydende? Spørgsmålet er nu, om dette har en betydning for vores forestilling om cellen: Placeres en klump ribsgele i et glas vand, vil det ikke umiddelbart opløses og tilsætning af salt til vandet vil ikke/meget langsomt trænge ind i midten af klumpen. Man kunne endog forestille sig, at nogle ting automatisk ville trænge ind i geleen og ophobe sig i koncentreret form, imens andre ville holde sig ude, blot fordi de er forskellige miljøer. Vores oprindelige intuition omkring, at det indre af cellen (cytoplasma) er (næsten) det samme som det ydre, er altså ikke en tilstrækkelig model. Den er for enkel. Det kunne måske endda forklare, hvorfor der er mere af en type Hjerneblod 14

2/2014

salt inde i cellen og mindre udenfor, helt uden at der behov for pumper og kanaler.

Det virker altså som en vigtig pointe, at alene de fysiske/kemiske egenskaber ved cellen og vandet, kan stå for/hjælpe med nogle af de mange processer, som ellers alene tilskrives proteiner. Det er ikke en ny tankegang, og forskellige forskere har gennem tiden argumenteret for, at vand med sine mange unikke egenskaber, samt det forhold at det udgør klart størstedelen af cellen, ikke bare skal opfattes som et inaktivt opløsningsmateriale som liv nu engang eksisterer i. Der findes endog forskere, der betragter de enkelte proteiners funktion som at skifte fra vandstrukturerende, til ikke vandstrukturerende, når de skifter form – altså en tanke, hvor proteinernes funktion indirekte er at ændre vandes struktur og ting (f.eks. flytning af salt) så sker som følge deraf.

Forskellen på liv og død ville i det billede være overgangen fra struktureret vand til totalt ustruktureret, hvor man ikke kan gå tilbage igen.

Jeg vil ikke udtale mig om, hvad der er det rigtige billede her. Sandheden ligger

formentligt et sted i midten, som det ofte viser sig. Det lader dog til at der er nogle uløste og svært forståelige problemer med vores ”gryde”-billede af cellen og omgivelserne. Hvis celler hele tiden mister ioner grundet kanaler, skal cellen konstant pumpe ioner ud igen for at være i ligevægt. Det kræver energi. Natrium pumpen alene er f.eks. estimeret, på basis af oxygenforbrug, til at kræve 45-50 % af alt cellens energi (Whittham, 1961), imens moderne tekstbøger siger, det er mellem 30-35 %. I begge tilfælde en enorm mængde energi at smide efter blot en af cellens mange funktioner. Andre forskere har vist, at hvis man forgifter en celle, så den ikke længere har noget energi til rådighed, vil cellen alligevel

Model A

opretholde koncentrationsforskelle af natrium og kalium (Ling, 1962), på trods af det ville kræve 15-30 gange mere energi end der totalt er til rådighed (hvis vi benytter ”grydebilledet”).

Der er altså stadig helt centrale ting, der ikke er forstået, og at vi ofte ignorerer vands egenskaber skyldes, at det er meget nemmere at antage, at cellen og omgivelserne opfører sig som to ender af en gryde, adskilt af en membran. Jeg forsøger at gå lidt den anden vej og se om jeg kan sige noget om vandets tilstand og så ’glemme’ alle de specifikke ting som enkelte pumper/kanaler/proteiner kan gøre. ▶

Model B

Figur 4: Illustration af “grydemodellen”. I begge situationer opretholdes der en koncentrationsgradient af salt (rødekugler) fra den ene side af gryden til den anden side - men på forskellig vis.

I model A er årsagen en membran med et pumpe-protein. Bemærk at vandet på begge sider af membranen opfattes som værende stort set ens. I model B er der ingen membran med pumpe.

Her opretholdes salt koncentrationensforskellen alene af de fysiske/kemiske egenskaber ved at vandet i den ene ende af gryden (svarende til det indre af cellen, vandmand) er mere ordnet a la en gelé i forhold til den anden ende (svarendee til det ydre miljø af cellen, blå).

Vand & den levende tilstand 15

Fluorescerende prober & vandaktivitet I levende celler er det dog utroligt svært at sige noget om vandets tilstand, og især at måle på det!

I min forskning tager jeg udgangspunkt i polaritetssensitive fluorescerende molekyler (se faktabox), der bl.a. kan ’måle’ vands aktivitet. Det gør de ved at lyse blåt, når vandet har lav aktivitet (eller der er meget lidt vand tilstede), og grønt, når vandet har høj aktivitet (se billede 3). Problemet er, at disse molekyler er følsomme over for en lang række forhold. Mit job er ved simple systemer (det kunne f.eks. være mere og mere tyktflydende væsker, man kunne lave ved at tilsætte mere og mere sukker eller protein – eller hæve/sænke temperaturen), at undersøge disse molekylers respons. Et såkaldt spektrofluorimeter kan så fortælle mig præcist, hvilket lys proberne udsender under givne betingelser, hvilket så forhåbentlig i sidste ende kan fortælle mig noget om vandets struktur.

I min dagligdag bruger jeg således meget tid på at måle, veje, omrøre og ikke mindst tænke. Trods en del af arbejdet i laboratoriet kan virke kedeligt udefra, føles det ikke sådan. Dels er det en fed følelse, at man hele tiden bliver bedre – der er ingen tvivl om, at laboratoriearbejde er et håndværk – men mindst lige så fedt er det selv at kunne planlægge sine forsøg, og se om de virker. At få lov til helt frit at stille spørgsmål og så få tid til at lede efter svar!

Hjerneblod 16

2/2014

Det tager noget tid og hårdt arbejde at komme igennem universitetet, og man skal være indstillet på, at der selv bag simple systemer gemmer sig ligninger, teoretisk fysik, kemi, matematik og biologi. Belønningen er så forståelse af verden og et job, hvor man sagtens kan bruge en hel dag på at sidde og diskutere, og chancen for at være med helt fremme.

Der er et stykke vej fra mine simple systemer til en kompliceret celle, men det er vigtigt at forstå, hvad man gør for at kunne tolke på resultater i mere komplicerede systemer, som f.eks. celler. Alligevel startede vi for nyligt et samarbejde med en anden forsker fra universitetet.

Han har fundet ud af, at hvis man tager gærceller, og derefter forgifter dem på en speciel måde, der ødelægger deres metabolisme, resulterer det i, at gæren begynder skiftevis at producere og ødelægge nogle af de molekyler, de bruger i deres metabolisme – de oscillerer. Straks tænkte vi, at nogle af de molekyler måske kunne strukturere vand (og få proberne til at lyse blåt), og når de blev nedbrudt, ville vandet bliver mere ustruktureret (og proberne ville så lyse grønt). Vi havde altså her en helt unik chance for at undersøge, om cellevand altid er ens, så vi tilsatte proberne til gærcellerne og forgiftede dem. Og vil I tro det – mine prober skifter lige så fint fra blå til grøn og tilbage igen, samtidig med at molekylerne blev dannet og nedbrudt!

Hvad det så betyder må fremtiden vise… ■

BLÅ

GRØN

Figur 5: De fluorescende prober skifter fra grøn ved høj vandaktivitet /rent vand, til blå ved lav vandaktivitet. Vandaktiviteten ændres her ved brug af et molekyle kaldet PEG (polyethylenglycol), hvor højere koncentration af PEG, resulterer i at vandet bliver meget tyktflydende.

faktabox

Fluorescerende molekyler er en bestemt type af de molekyler, man kan lyse på, hvorefter de udsender lys med en anden farve. Jeg lyser f.eks. med ultraviolet lys (meget lav bølgelængde) og får lys igen der er et sted mellem blåt og grønt. Polaritetssentisitve molekyler kan måle på, om dipolmomentet i det omgivende opløsningsmiddel bevæger sig.

Vand & den levende tilstand 17

Tre prøver med det fluorescerende stof Acdan opløst i vand (venstre), ethanol (midten) og dichlormethan (højre). Prøverne står på en UVlampe, der endnu ikke er tændt.

Hjerneblod 18

2/2014

UV-lampen er tÌndt, og det kan observeres, hvordan Acdan giver forskelligt respons i de tre forskellig opsløsningsmidler.

Vand & den levende tilstand 19

GĂŚrceller med Acdan

Hjerneblod 20

2/2014

HENRIK SEIR THOKE, 25 ĂĽr, LĂŚser nanobioscience og er ved at skrive speciale. hetho08@student.sdu.dk

Vand & den levende tilstand 21

22

F

YSIK? JA, HVORFOR FYSIK? JEG HAR TÆNKT OVER DET IGEN OG IGEN, LIGE SIDEN JEG SOM 16 ÅRIG FALDT PLADASK FOR FYSIK, PARTIKLERNE OG DET STORE UNIVERS. IKKE NOK MED, AT JEG KAN HUSKE, HVILKET ÅR JEG FANDT UD AF, AT FYSIK VAR DET MEST SPÆNDENDE , MAN KUNNE FORESTILLE SIG, SÅ KAN JEG STORT SET OGSÅ HUSKE DEN DAG, HVOR DET GIK OP FOR MIG, AT DET VAR FYSIK, JEG VILLE LÆSE OG ARBEJDE MED MANGE ÅR FREMOVER…

23

Jeg var lige fyldt 16 år, havde netop sagt farvel til min mors kødgryder i det dejlige Sydfyn og havde taget flyveren tværs over Atlanten for at bruge et år som udvekslingsstudent i Seattle i USA. Her stod jeg så langt væk hjemmefra.

Skype, Facebook osv. eksisterede ikke, og jeg skal da indrømme, at efter en lille måneds tid begyndte hjemveen at komme snigende. Jeg havde valgt både fysik og matematik, og det skulle vise sig at være valg, der fik store konsekvenser for mit liv.

Omkring en måned inde i fysikkurset havde vi været igennem Ptelomæus, Copernicus, Kepler, Tycho Brahe, og hvordan man gennem århundreder havde kæmpet med at få frembragt et verdensbillede, som passede med observationerne. Hvordan hang universet sammen? Jeg hørte for første gang, hvad mange af de store gamle tænkere og videnskabsmænd havde skabt af ny viden og indsigt. Og jeg må indrømme, at jeg var solgt - jeg slugte alt ! For første gang havde jeg på fornemmelsen, at jeg rent faktisk FORSTOD, hvad der foregik.

Jeg husker tiden som om, jeg nærmest fik “aha”-oplevelser til hver time. Vi gik videre til at snakke om Galileis faldlove og Newtons bevægelseslove, og jeg vendte mig aldrig om igen.

Hjerneblod 24

2/2014

Når jeg tænker tilbage, kan jeg godt undre mig over, at jeg skulle hele vejen over Atlanten for at finde ud af, hvad jeg ville. Selvom det nok er kombinationen af mange ting, var det essentielt, at vi havde en rigtig dygtig lærer, og at jeg også havde en masse venner, som elskede at diskutere. Og vigtigst af alt så fik jeg disse her “aha”-oplevelser – jeg fik fornemmelsen af, at jeg efter hver time rent faktisk forstod en lidt større del af verden.

Jeg har lige siden holdt meget af at læse populærvidenskabelige bøger. Jeg har været igennem masser af bøger af folk lige fra Stephen Hawking, Tor Nørretranders, Brian Greene, Lisa Randall, osv. Jeg har på fornemmelsen, at det ikke er mange forskere, der læser dem, men jeg må indrømme, at jeg synes, nogle er dem fantastiske.

Jeg kan stadig blive dybt fascineret af populære fremstillinger af Einsteins relativitetsteorier og Niels Bohrs fortolkning af kvantemekanikken. Det er noget, jeg har gjort lige siden, jeg var 16 årig knægt, og noget som jeg virkelig prøver at fortælle mine egne studerende, at de også skal gøre.

Jeg er ansat ved centeret CP3 på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci, hos os arbejder vi meget med elementarpartikelfysik. Det vil sige, at vi gerne vil forstå, hvad de mindste byggeklodser i

Jeg er 34 år og er vokset op i Svendborg på det skønne Sydfyn.

Jeg startede med at læse på Niels Bohr Instituttet i København, hvor jeg også tog min PhD. Under studierne læste jeg et semester på California Institute of Technology, og under min PhD havde jeg et 4 måneders forskningsophold på Stanford og et år på CERN. Efter endt PhD var jeg først post.doc i to år ved Yang Institute for Theoretical Physics og dernæst i to år ved Harvard University.

Jeg er nu ansat ved centeret CP3 på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci på Syddansk Universitet.

Jeg har igennem tiderne læst mange populærvidenskabelige bøger.

En af de første bøger, som jeg læste i gymnasietiden var Tor Nørretranders’s “Det Udelelige”. Her på det seneste har jeg læst nogle bøger af Brian Greene. Han har en fantastisk måde at skrive og forklare på. Han giver både en introduktion til relativitetsteorierne og kvantemekanik, men også de nyeste opdagelser og fremskridt. Jeg kan varmt anbefale fx “The Fabric of the Cosmos”.

universet er for nogle. Og specielt hvad den såkaldte Higgs partikel er for en størrelse. Alle de partikler, som vi indtil videre har set i vores eksperimenter, er samlet i en stor teori, som vi kalder for Standardmodellen. Standardmodellen beskriver, hvordan alle disse partikler vekselvirker med hinanden via den elektromagnetiske, den stærke og den svage kraft.

Higgspartiklen står på mange måder lidt for sig selv. Dens fornemste opgave er faktisk at give andre partikler masse.

Jeg kan huske, jeg var studerende, da jeg første gang hørte om, at Higgs partiklen skulle give de andre partikler masse. Jeg syntes, det lød som noget af det mest underlige og absurde. Hvorfor har alle partiklerne ikke bare en masse i forvejen? Hvorfor er der noget, som skal

Lektor Thomas Ryttov

give dem en masse?

Egentlig så forestiller man sig, at der er et konstant felt (Higgsfeltet) som gennemtrænger hele universet. Det er overalt i rummet. Uanset hvor vi er, så bevæger vi os gennem dette felt. Feltet har så en virkning på de andre partikler, således at de bremses op – de bevæger sig langsommere end lystets hastighed, når de bevæger sig gennem feltet.

Derfor vil vi se dem, som om de har fået masse. Der vil også være nogle partikler som fx fotonen, som ikke mærker Higgsfeltet. Fotonen vil derfor bevæge sig med lysets hastighed og ikke have nogen masse.

Man kan også forestille sig, at man kan slå Higgsfeltet an; at man kan antænde det, eller at man kan sætte det i svingninger. En sådan antænding eller eksiBesat af PartikelFysik 25

Standardmodellen

Standardmodellen er en samlet teori for de fundamentale partikler og vekselvirkninger i universet - med untagelse af gravitation. Standardmodellen beskriver den svage, den stærke og den elektromagnetiske vekselvirkning, der er medieret af W- og Z-bosoner, gluoner og photoner - de betegnes derfor også som “mediatorer”. Mediatorerne er på den måde en slags “kraftoverfører” eller “lim” mellem fermionerne. Fermionerne er både leptoner og kvarker. F.eks. består protonen af to up-kvarker og en down-kvark. De tre kvarker i protonen er “limet” sammen af gluonen. I standardmodellen er fermionerne delt op i 3 generationer, hvor 1. generation er har den mindste masse, mens 3. generation har den største.

26

Hjerneblod

2/2014

tation af Higgsfeltet forstår vi så som ▶ en partikel: Higgspartiklen. Det er denne Higgspartikel, man har ledt efter på det europæiske fysiske forskningscenter CERN igennem de sidste par år, og som man netop har fundet. Og det er ikke for meget at sige, at det er en kæmpe opdagelse, at man nu har påvist den eksperimentelt.

være, er der stort set ingen, der er enige om. Der har de sidste mange år været fremsat utallige nye teorier om, hvad man kan forvente at se. Alt lige fra såkaldte supersymmetriske partnere til de partikler vi allerede har set, nye ekstra rumlige dimensioner som vi bare ikke kan se, fordi de er for små, og nye fundamentale naturkrafter hvor Higgs’en er sammensat af andre partikler Higgspartiklen blev forudsagt allere(ligesom fx protonen og neutronen er de tilbage i 60’erne. Så sammensat af quarker). hvorfor har det taget 3 På CP prøver vi også at lave mange Alle disse forslag er som alle disse år at finde udgangspunkt kommet andre ting end lige fysik. Vi tror den? Det viser sig, at til verden for at kurere på, at nye banebrydende ideer bliver det er umuligt at regne skabt, når vi slår hovederne sammen. “naturlighedsprobledens egen masse ud. met” i StandardmodelVi har holdt fodbold- og bordtennisOg hvis man ikke ved, len. aftener, og vi går ud og får en øl. Vi har netop lige været på et weekendophvor meget den vejer, så er det faktisk ganske hold i Sønderjylland på Sandbjerg gods.

Vi har på CP3 arbejsvært at finde den, da det intenst med mange man ikke ved, hvor man af disse teorier, og skal lede. har en stor gruppe af internationale forskere, Men netop det faktum, at man ikke der, ligesom mig, er dybt fascineret af rigtig kan regne dens masse ud, er noget universets små og store mysterier. Jeg som fysikerne ikke rigtig bryder sig om. har været på mange forskellige uniNår man løber ind i sådan et problem, versiteter og forskningscentre rundt i siger de, at teorien er “unaturlig”. Teorien verden, men jeg må indrømme, at CP3 er og ligningerne er ikke særlig pæne, og helt unik. Her er skabt et forskningsmiljø, man har svært ved at tro, at det skal hvor glæde, lyst og originalitet er det, være det sidste, der er at sige om unisom driver værket. Jeg kan kun sige, at versets mindste byggeklodser. Det har det er lidt af en drøm at være her. Til alle derfor været et af fysikernes største projer gymnasieelever med en lille håbejekter i de sidste 30-40 år at finde ud af, fuld forsker gemt i sig: Der er masser om der alligevel er mere i historien end af uløste problemer og gåder, som kun bare Higgspartiklen. Kunne der vente venter på at blive løst. Og de venter blot noget nyt fysik og nye fænomener lige på, at I kommer på sporet. Her på CP3 vil rundt om hjørnet, som så gjorde teorien vi glæde os til forhåbentlig at møde jer, “naturlig” og pæn igen? så vi kan komme tættere på en endnu Det er de fleste enige om, at der må dybere forståelse af universet og alle gøre! Men hvad det helt præcis skal dets mysterier. ■ Besat af PartikelFysik 27

Når jeg ikke lige lader mit sind forsvinde væk i fysik og matematiske ligninger, flyver tankerne ofte over Atlanten og lander i Alaskas vildmark. Jeg har været i Alaska og Canadas Yukon territorium flere gange, hvor turen er gået ned af forskellige floder i gummibåd eller kano. Vi er typisk blevet fløjet ud i en vandflyver og så haft et par uger til at komme ned af floden og blive samlet op igen. Det er jo i selskab med bjørne, elge og ulve. Det har givet mig de mest fantastiske oplevelser!

28

Hjerneblod

2/2014

29

Spørg en masse | Brevkasse

Hej. Jeg har gået og undret mig over: Hvordan kan rummet blive ved med at udvide sig?

Mvh. Kim Bak Hansen.

Hej Kim! Dit spørgsmål har mange dybder, men lad os starte fra begyndelsen, helt fra begyndelsen; The Big Bang.

Som du måske ved, har man evidens for, at Universet startede sin udvikling fra en meget tæt og varm tilstand, hvorfra det har udvidet sig. Forstil dig Universet som en ballon, hvor hver galakse og galaksehob er en lille plet på ballonen. Hvis Universet er fyldt med stråling som f.eks. lys og ultravarme partikler, vil denne stråling have et tryk, præcis som gasmolekyler i en ballon.

Dette tryk får Universet til at udvide sig.

Når Universet udvider sig, afkøles det, og trykket falder. På et tidspunkt vil det ikke længere være stråling og relativistiskepartikler, der dominerer, men derHjerneblod 30

2/2014

imod ganske almindeligt stof, primært hydrogengas. Denne gas har også et tryk, som får Universet til at udvide sig, men udvidelsen har nu en anden hastighed. Hastigheden, hvormed Universet udvider sig, kaldes Hubbleparameteren.

Denne er den primære observabel inden for kosmologi, når man vil undersøge Universets historie. Den stofdominerede æra har været den længste periode i Universets historie, og den startede omkring 3 minutter efter Big Bang, og har varet de efterfølgende ~10 milliarder år.

I dag er Universet ikke længere i den stofdominerede æra, men i hvad der kaldes den Λ-dominerede æra. Her udvider Universet sig også, men Universet gør mere end at udvide sig, dets udvidelse accelerer nemlig!

Både stråling og stof udvider Universet, men udvidelsen går langsommere og langsommere. Dette giver god mening, da alle galakser tiltrækker hinanden via tyngdekraften, så udvidelsen er dømt til at stoppe på et tidspunkt, hvis der kun findes stråling og stof. Dette er ikke tilfældet.

I dag er energidensiteten, som er det, der bestemmer udvidelsen, domineret af noget, man ved meget meget lidt om, noget Einstein kaldte en kosmologisk konstant, Λ. Universets udvidelse er beskrevet af Einsteins generelle relativitetsteori, som i dag er vores bedste bud på en teori for tyngdekraften, Den fortæller, hvordan Universets geome-

d tri og dynamik udvikler sig afhængigt af, hvad der er i Universet. Det gøres gennem 16 koblede andengrads differentialligninger (!), hvilket gør det næsten umuligt at udregne Universets udvikling med papir og blyant.

Den kosmologiske konstant er intet andet end en konstant i Einsteins ligninger, men problemet er, at ingen, heller ikke Einstein, ved, hvorfra den kommer, og hvad den beskriver.

Vores bedste bud er vakuumenergi, som er den energi tomt rum har p.g.a. virtuelle partikler. Virtuelle partikler er partikler, der i par, springer ud af vakuumet, og forsvinder lige så hurtigt, som de kom frem. Man kan sige, de låner energi, og så længe de betaler den tilbage hurtigt nok, er dette fysisk muligt. Dette er en af Heisenbergs usikkerhedsprincipper. Virtuelle partikler danner også et tryk p.g.a. Casimireffekten, som jeg ikke vil forklare her, men til forskel fra stråling og stof, kan man ikke fortynde vakuumenergi ved at udvide Universet.

Så desto større Universet bliver, des mere vakuumenergi bliver der, hvilket får Universet til at accelerere sin udvidelse.

steder blevet betegnet som fysikkens mest pinlige udregning. I dagens fysik har den kosmologiske konstant status af den hellige gral, som muligvis vil fortælle os den endegyldige sandhed om Universet og dets bestanddele.

Med denne opfordring til nye ideer vil jeg slutte mit svar, og jeg håber, jeg har givet stof til eftertanke og et svar på dit spørgsmål. mvh. Ole Svendsen, CP3-Origins

Selvom vakuumenergi er vores bedste bud, er det samtidig vores dårligste.

Der er ret godt styr på, hvor meget energi der kan bruges til at lave virtuelle partikler, og hvilke partikler, der kan laves og hvor mange. Hvis man udregner størrelsen af den kosmologiske konstant fra virtuelle partikler, får man et resultat, der er 10 i 120’ende gange for stort i forhold til, hvad astronomer måler den til. Tænk lige over det, 120 nuller for meget!! Det er flere Spørg EN MASSE | BREVKASSE 31

Martin Hansen 25 책r Ph. D. studerende ved CP3 Origins Hjerneblod 32

2/2014

Af Martin Hansen Når er 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

blyant

og

Papir

Utilstrækkeligt

For teoretiske fysikere har blyant og papir, sammen med en dybdegående matematisk forståelse, været det vigtigste værkdreder. Ofte har det endda nye matematiske metoder for at beskrive et bestemt fysisk problem. Newton opregningen for at beskrive et legemes bevægelse som funktion af de ydre kraftpåvirkninger.

Efterhånden som man har fået en bedre forståelse for de forskellige grene af fysikken, er de tilknyttede matematiske modeller blevet tilsvarende mere avancerede. I dag betyder det, at man ofte kender ligningen, som beskriver et fysisk problem, men man er ude af -

løsning, hvis man laver nogle antagelser, som kan forsimple den matematiske formulering. Et godt eksempel er Navier-Stokes ligningerne, som beskrivids er en fællesbetegnelse for vækse og gasser). Der løsninger, som tager højde for alle elementer i ligningerne, men hvis man det er inkompressibelt ket approksimation for en væske, men ikke for en gas) eller at det bevæger sig langsomt, kan man løse ligningerne.

Igennem de sidste 30 år har brugen af computere givet helt nye muligheder af naturvidenskaben, fordi man stort set altid kan løse en ligning ved ▶

Når Blyant og Papir er utilstrækkeligt 33

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 67 68 69 70 71 72 73 74

hjælp af numeriske metoder. Tidligere inddelte man videnskaben i teorier og eksperimenter, men i dag snakker man typisk om en tredje kategori som er simuleringer. Fordelen ved at udføre en simulering kan groft sagt opdele i to tilfælde.

1. Det er muligt at løse ligninger, som ikke kan løses analytisk. Dette gør det muligt at lave forudsigelser, som tidligere var helt utænkelige.

2. I stedet for at bruge årevis på et eksperiment, er det muligt at beregne, hvordan et system vil opføre sig over lange tidsskalaer. Det er f.eks. den eneste måde, hvorpå man kan forudsige universets udvikling i fremtiden, fordi man ganske enkelt ikke kan eksperimentere med universet.

For at være helt stringent skelner man normalt mellem en numerisk løsning og en simulering.

En simulering betegner ofte en beregning, der indeholder et stort antal frihedsgrader. Som en konsekvens heraf, er det ofte nødvendigt at bruge

Hjerneblod Hjerneblod 34

2/2014 2/2014

en statistisk tilgang, fordi en eksakt beregning ville være for omfattende.

Kvantekromodynamik Min ekspertise er simuleringer af kvantemekaniske teorier, som indeholder stærke vekselvirkninger.

Den mest kendte af disse teorier er kvantekromodynamik, som beskriver vekselvirkningen mellem kvarker og gluoner. Lagrangefunktionen for denne teori opskrives som

L = ¯(i

µ

Dµ

m) + 14 Gµ Gµ

hvor y beskriver et kvarkfelt og G er felttensoren for gluonerne. Denne teori har ingen eksakte løsninger, men ved høje energiskala, hvor kvarker og gluoner er frie partikler, kan man udlede visse resultater ved hjælp af perturbationsteori. Desværre opstår mange af de interessante fænomener ved lave energiskalaer, hvor kvarkprotonen og neutronen) og mesoner. Dette betyder, at vi er nødt til at lave en numerisk beregning for at forudsige, hvordan teorien opfører sig, når kvarkerne går sammen i bundne tilstande. ▶

FaktaBox

%Tilstandssummen least action), hvilket betyder, at et legeme bevæger sig langs kurven som minimerer virkningen. Rent matematisk er

S=

d4 x L

Fra et klassisk synspunkt kan et legeme kun bevæge sig langs kurven som minimerer virkningen.

Når vi snakker kvantemekanik, kan en partikel bevæge sig langs alle tænkelige veje igennem rummet, men de veje, som er tættest på den klassiske kurve, er mest sandsynlige.

Z=

DGµ D D ¯ eiS[Gµ ,

, ¯]

af virkningen. Når man udfører en simulering beskriver tilstandssummen sandsynlighedsfordelingen for alle de tilstande, systemet kan antage. Man benytter derfor tilstandssummen til at bestemme, hvor sandsynlig en given tilstand er, således at man ved, hvilke tilstande man skal tage i betragtning i simuleringen. Man siger normalt, at man sampler sandsynlighedsfordelingen givet af tilstandssummen.

Fattigmands Trøffel - Hvidløg Når Blyant og Papir er utilstrækkeligt

35

75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116

At simulere disse kvantemekaniske teorier er yderst ressourcekrævende, og nogle af verdens største supercomputere er nødvendige, hvis man ønsker at opnå resultater med høj præcision. Lad os derfor betragte, hvad der skal til for at udføre en simulering af denne type.

1. Diskretisering: Teorien er rent matematisk sionel rumtid, som på computeren omformuleres til med N punkter i hver retning. Dette betyder, at både tid og rum ikke længere er kontinuert, hvilket medfører, at ens beregninger skal ekstrapoleres til kontinuum-grænsen, ved at lave simuleringer med forskellige gitterstørrelser. Tilsvarende skal der udledes en diskretiseret udgave af systemets bevægelsesligninger, således at den oprindelige teori opnås i kontinuumgrænsen.

2. Importance sampling: En simulering af denne type har ofte omkring 108 frihedsgrader, hvilket man rent praktisk ikke kan håndtere. I princippet skal man tage et vægtet gennemsnit over alle de tilstande, som systemet kan antage, hvorved man kan bestemme forskellige observerbare størrelser.

Hjerneblod 36

2/2014

tilstande så usandsynlige, at de i praksis ikke har nogen betydning. Derfor tager man et meget lille udsnit af de mest sandsynlige tilstande og benytter dem som et repræsentativt udsnit af alle de mulige tilstande.

3. Beregning: Når man har formuleret en diskretiseret udgave af de relevante bevægelsesligninger, kan de løses numerisk. Ligningerne løses således, at kun de mest betydningsfulde tilstande fremkommer, hvilket gør, at man er i stand til at bestemme værdier for de størrelser, man ønsker at beregne. For at forstå ideen omkring importance sampling kan vi bruge en analogi.

Forstil dig en sandstrand, hvor hvert sandkorn er en frihedsgrad. Hvis du vil dan en strand almindeligvis ser ud, skal du overveje samtlige mulige måder, hvorpå dine sandkorn kan arrangeres. Det er en rimelig uoverkommelige opgave, men rent praktisk ved vi, at vores sandkorn vil være spredt uniformt langs stranden. Dette kan de også være på rigtig mange måder, men resultatet er cirka det samme. I princippet kan du også forestille dig, at samtlige sandkorn spontant samler sig i en bunke midt

117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159

på standen, hvilket virker ret usandsynligt. Dette er derfor ikke en tilstand, som vi behøver at tage med i vores overvejelse, fordi det simpelthen aldrig vil ske.

Med en grundlæggende forståelse for simuleringer, kan vi nu se lidt nærmere på, hvad de kan bruges til. Denne type simuleringer har den svaghed, at de kun kan forudsige, hvordan systemet opfører sig i ligevægt, og vi kan således ikke sige noget om dynamikken.

Hvad vi kan beregne, er ting som partiklernes masse, deres henfalds- og spredningskonstanter, samt hvilken type teori, der er tale om. Gennem de sidste 10 år har simueringer og eksperimenter opnået resultater, som kun afviger fra hinanden med nogle få procent. Dette har været med til at fastslå, at kvantekromodynamik er den korrekte teori til at beskrive, hvordan kvarker opfører sig. Vi ved med andre ord også, at teknikken til at simulere teorien virker. ▶

GOTO 160

Når Blyant og Papir er utilstrækkeligt

37

FaktaBox

upercomputerE En supercomputer er et netværk af mange mindre enheder, som kaldes noder. Hver node er faktisk en almindelig og en stor mængde arbejdshukommelse). I dag består en supercomputer ofte af adskillige tusinde noder, hvor hver node typisk har omkring 24 processorkerner og 128 GB arbejdshukommelse.

Dette kan dog variere en del fra maskine til maskine.

Fordi alle noderne er koblet sammen i et stort netværk, kan de samarbejde om at løse en opgave. Dette kræver dog, at de beregninger, man udfører, kan opdeles i mange mindre dele, som herefter kan løses uafhængigt af hinanden på forskellige noder. Dette kaldes parallelisering, fordi beregningerne kører parallelt.

Undervejs i en udregning snakker noderne sammen for at udveksle delresultater, og når udregningen er færdig, samles det hele, således at man får et resultat ud. Det lyder umiddelbart simpelt nok, men det er en krævende opgave at skrive software, som kan afvikles parallelt på en supercomputer.

ken, men det er ikke altid tilfældet. I min forskningsgruppe har vi vores egen kode til at udføre simuleringerne, hvilket betyder, at der er behov for et stort kendskab til forskellige emner indenfor datalogi, såsom algoritmer og programmering, når der skal tilføjes ny funktionalitet til koden.

Hjerneblod 38

2/2014

FaktaBox

%Higgs-partiklen Higgs-partiklen er den partikel, som er ansvarlig for at give alle andre partikler masse. Partiklen er den sidste brik i Standardmodellen, og den blev opdaget den 4. juli 2012, næsten 50 år efter den blev forudsagt af Peter Higgs et al.

De andre partikler i Standardmodellen får deres masse Higgs-partiklen).

Partiklernes masse afhænger af, hvor meget de vekselvirker med Higgs-feltet. Desto tungere en partikel er, desto mere vekselvirker den med Higgs-feltet. Der virker med Higgs-feltet, hvilket betyder, at den er masseløs.

Masse kan opfattes som en træghed mod bevægelse. Når partiklerne bevæger sig igennem Higgs-feltet, oplever de en form for friktion, som sænker deres hastighed.

Dette betyder, at tunge partikler bevæger sig langsommere end lette partikler. Hvis en partikel er masseløs, bevæger den sig med lysets hastighed, fordi den ikke oplever nogen friktion fra Higgs-feltet.

Når Blyant og Papir er utilstrækkeligt 39

FaktaBox

%Protonen Ordet atom stammer fra det græske ord atomos, som betyder udelelig, fordi man troede, at atomerne var de mindste byggesten i universet. I dag ved vi, at atomer består af en kerne, som er omkredset af en række elektroner. Selve kernen består af mindre partikler, nemlig protonen og neutronen. Disse partikler består ligeledes af endnu mindre partikler, som kaldes kvarker. Kvarkerne er det, man kalder elementarpartikler, fordi de ikke består af mindre byggesten. Det samme gør sig gældende for elektronen, som også er en elementarpartikel.

Protonen består af to up-kvarker og en downkvark, som er bundet sammen af den stærke kernekraft. Den stærke kernekraft er medieret af gluonerne, som beskrevet af kvantekromodynamikken. I Technicolor-modeller består Higgs-partiklen også af kvarker, kendt som technikvarker.

Disse technikvarker er også bundet sammen af en stærk vekselvirkning, som svarer til den vekselvirkning vi observere i protonen, den er blot medieret af en anden type partikler, som er analog til gluonerne.

Hjerneblod 40

2/2014

160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201

Technicolor Mit forskningsprojekt er målrettet mod at forstå Higgs-partiklen bedre. Fra et matematisk synspunkt har Higgs-partiklen en lang række problemer, som man ikke umiddelbart kan forklare eller rette op på.

Higgs-partiklen er speciel, fordi det er den eneste elementarpartikel, som er en såkaldt skalarpartikel.

Spørgsmålet er dog, hvorvidt Higgs-partiklen rent faktisk er en elementarparsom protonen og neutronen) består af mindre byggesten. orier, kendt som Technicolor-modeller, hvor Higgs-partikel ikke er en elementarpartikel, men rent faktisk en bunden tilstand, ligesom protonen. Hvis dette er tilfældet, kan det forklare og løse nogle af de problemer som Higgs-partiklen i sin nuværende form medfører.

I mit projekt arbejder color-model, som potentielt set kan beskrive Higgs-partiklen. Ved at simulere modellen kan jeg beregne, tikel i modellen, som har de samme egenskaber som Higgs-partiklen.

af almindelige kvarker.

Disse technikvarker kan også danne andre partikler, hvis masse vi også kan beregne.

Eksistensen af disse partikler kan ligeledes bruges til at bestemme, hvorvidt modellen beskriver virkeligheden. Når vi har beregnet partiklernes masse kan resultaterne sendes til eksperimentelle fysikere på det europæriske forskningscenter CERN, som herefter kan tjekke, hvorvidt en partikel med den beregnede masse kan eksistere i de eksperimentelle data fra en LHC, som er CERNs største partikelgenerator. Hvis de eksperimentelle fysikere på CERN ikke ved, hvor de skal lede, eller hvad de skal lede efter, så er det utroligt svært at opdage nye partikler.

Dette skyldes de enorme datamængder som LHC producerer, hvilket i praksis betyder at man leder efter en nål i en høstak.

Det er derfor vigtigt at være i stand til at forudsige partiklernes egenskaber rent teoretisk, hvilket kun er muligt ved at udføre en række simuleringer af teorien. ■ RETURN 0;

Denne partikel vil i så fald bestå af techni-kvarker, ligesom protonen består Når Blyant og Papir er utilstrækkeligt

41

42

43

"G $ISJTUJOB 8FHFCFSH

0W^XYFQKFGWNPPJS Down Under

44

45

Navn: Christina Wegeberg Alder: 24 år Studie: Kandidat i kemi (SDU) Udlandsophold: School of Chemistry, University of Melbourne Land: Australien By: Melbourne

Sporvognene klinger, bilerne dytter, og jeg suser ned ad Mount Alexander Road på en gammel Raleigh cykel i den “forkerte” side af vejen. Det er nok det, man kan kalde en smule livsfarligt, for der er slet ikke lige så cykel-venligt her i byen som hjemme i lille Odense – og det hele bliver jo ikke lettere af, at håndbremserne selvfølgelig også er modsat her. Det er værd at huske! – jeg skulle jo byens skyline tårner sig op ude i det fjerne. Rygsækken er pakket til solnedgang på South Melbourne Beach med beachvolleyball senere. Det er december, og der er 30 grader og høj solskin. Parkerne på min vej er fyldte af sommerglade mennesker, for sommerferien er lige begyndt. Det er ikke helt til at forstå, for mit indre ur fortæller mig ellers, at det er tid til mørke, en frossen cykellås, risengrød og sne i lange baner, men ikke i år!

I år har jeg nemlig valgt at tage et smut om på den anden side af jorden, og derved skifte de velkendte omgivelser på Syddansk Universitet ud med nye på University of Melbourne. Jeg har altid gerne villet til Australien, så mit studie, var jeg ikke i tvivl, det skulle helt sikkert prøves! Spørgsmålet var jo så bare, hvor jeg mere præcist ville bosætte mig for en stund. Jeg har aldrig før besøgt denne store ø, dette land og tilmed også kontinent, og derfor havde jeg heller ingen præferencer for hvilken Hjerneblod 46

2/2014

by, jeg godt kunne tænke mig at bo i. Sydney lød da meget fedt; hvem ville ikke gerne have Sydney Harbour Bridge og Operahuset i sin baghave for en tid? Men jeg valgte nu i stedet at basere mit valg på, hvilket projekt jeg kunne komme til at arbejde med, og hvor jeg fagligt kunne få mest ud af mit ophold.

Mit bachelorprojekt var et organisk synteseprojekt, og med det arbejde fandt jeg hurtig ud af, at selvom jeg ha-

ende fandt jeg syntesearbejdet en smule ensformigt. Jeg ville derfor gerne prøve noget andet, og da jeg er meget stor fan af farver og ikke bare farveløse kemiske forbindelser, var det ret naturligt, at jeg kastede mig ud i det uorganiske hjørne af kemien. Valget faldt derfor på Melbourne i samråd med min vejleder på SDU, da jeg her kunne blive en del af et velanset forskerteam inden for den uorganiske kemi, og samtidig kunne jeg få mulighed for at ke mig.

Gruppebillede af min forskningsgruppe i Melbourne. Fra venstre: Tara, Christina (mig), Ry, Ashley, Tim, Jessica, Robert, Brendan (min vejleder) og Keith.

Krystalfabrikken - down under 47

Farvede kemiske forbindelser

ler fra d-blokken i Forbindelser indeholdende metal e farvet. Dette det periodiske system vil ofte vær rbitaler i metallet kan skylds opsplitningen af d-o kaldes charge-to(en anden mulighed er det der og ligand). Optransfer effect mellem metal og dermed energisplitningen af d-orbitalerne - svarer ofte til forskellen mellem d-orbitalerne ktrum, og derfor en bølgelængde i det synlige spe farvet. Organiopfatter vi forbindelserne som grundstoffer fra ske forbindelser, som består af lave dette nummer, p-blokken og hydrogen kan ikke farveløse. Eventuelle og derfor opfatter vi dem som r dog, at organiske konjugerede systemer forårsage ne regel, f.eks. som forbindelser kan afvige for den er tilfældet for farvestoffer.

Organisk kemi er kulstofba

seret kemi, hvor de kemiske forbindelser indeh older C-H-bindinger, og hvor de primære grundbyggest en er kulstof(C), brint(H ), ilt(O), kvælstof(N), svov l(S) og fosfor(P).

Uor

ganisk kemi er alt den kemi , som ikke indeholder C-H bindinger, f.eks. er HCO3 - en uorganisk anion , for trods ionen indeholder både kulstof og brint, vil man opdage, hvis man se r på anionens struktur, at den ikke indeholder en CH binding.

Organ

ometallisk kemi er en græn seflade mellem organisk og uorganisk ke mi, hvor man benytter or ganiske molekyler sammen me d f.eks. uorganiske meta ller og ioner. Mange proteiner, f.eks. hæmoglobin i blode t, er organometalliske makr omolekyler, da det indeh older en organisk peptidkæde(r ) samt en metal ion(er).

For hæmoglobin er dette me tal jern(Fe).

Forskningsgruppen i Melbourne arbejder med koordinationspolymerer, som er uorganiske eller organometalliske polymerer bestående af metalkationer, som er kædet sammen via ligander ved hjælp af koordinationsbindinger mellem metallet og en elektrondonor i liganden. Det lyder måske lidt langhåret, men det er det faktisk ikke; det er lidt ligesom at lege med centicubes i folkeskolen! – Bortset fra at de centicubes, jeg leger med, enten kun har huller eller fem tutter, mens andre har f.eks. seks huller. Ingen af hverken hullerne eller tutterne ønsker at være ubrugte, og derfor vil jeg altid opnå den struktur, som er energisk mest stabil, hvor netop alle centicubes er brugt, samtidig med at de ikke er blevet mast helt vildt for at passe sammen. Fordi mine centicubes ikke både kan have huller og tutter, vil der også automatisk opnås en form for systematik, fordi der altid vil komme en ”huller” efter en ”tutter” og vice versa. Denne systematik er netop det, der skaber polymeren.

Hjerneblod 48

2/2014

Liganden (”tutteren”) kan være et organisk molekyle pga. f.eks. en syrerest COO- med dens negative ladning eller nitrogenet i pyridin, fordi det har et frit ubrugt elektronpar, og derfor kan donere to elektroner til metallet på lige fod med syreresten, men liganden kan også være en uorganisk anion, som f.eks. karbonat, CO32-.

Metallerne (”hulleren”) er elektronfattige og vil derfor gerne koordinere med liganderne, så de på den måde får doneret elektroner. Metallerne mangler elektroner i deres skaller – eller orbitaler, som er det mere præcise keer baseret på en masse svær matematik, og de fortæller, Når en ligand (tutter) donerer til metallet, får metallet fyldt elektroner i de tomme orbitaler og bliver derved mere ”tilfreds”, og på den måde er det mere energimæssigt stabilt, at metallet og liganden laver en koordinationsi opløsningen.

Koordinationspolymererne har en gentagende koordination (systematik) og opbygger derved hhv. enten 1, 2 eller 3 dimensionelle strukturer. Dette afhænger af liganden/ liganderne og metallets/metallernes natur. Hvis liganderne har mulighed tid, er der altså mulighed for at opnå en meget velordnet struktur i 3 dimensioner. Alt efter liganden og kationen kan denne systematik skabe kanaler af hulrum, som er særdeles velegnet til opbevaring af gasmolekyler som f.eks. kuldioxid og hydrogen, alt efter hulrummenes størrelser.

Krystalfabrikken - down under

49

Generelle strukturer af 1D kæder

Generelle strukturer af 2D planer

Generelle strukturer af 3D netværk 3D struktur, hvor man tydeligt ser, at der dannes kanaler af hulrum inden i koordinationspolymererne.

Fokus for den gruppe, jeg er blevet en del af her i Melbourne, er kuldioxid. Efterhånden er det vist gået op for ledning i atmosfæren er et kæmpe problem, der skal gøres noget ved. I den forbindelse har koordinationspolymererne vist sig at være en mulig og lovende løsning. Ideen er derfor at skabe materialer i form af koordinationspolymerer, som kan optage kuldioxid selektivt i deres struktur over andre gasser. På den måde vil man have et materiale, som ikke blot selektivt kan binde og dermed isolere CO2, men samtidig kan man fra dette materiale også udnytte gassen aktivt, hvorved det under opbevaringen i koordinationspolymeren kan omdannes til andre nyttige kemiske produkter. Dette kunne f.eks. bruges som en vedvarende energikilde eller som et begyndelsesmateriale for syntese af andre kemiske forbindelser, f.eks. lægemidler.

Hjerneblod 50

2/2014

Mit projekt her i Melbourne går ud på at lave koordinationspolymerer i forbindelse med CO2. Mit fokus har været at se på strukturer, som kan frigive CO2 fra strukturen, hvor der samtidig er en mulighed for, at CO2 igen kan optages. Hvis dette kan opnås vil man pludselig have et molekyle, som reversibelt kan afgive og optage kuldioxid, og på den måde har man fået skabt et materiale, der også kan opbevare kuldioxid. Man kan opfatte karbonater (CO32-) som CO2 og et ekstra iltatom, og derfor har jeg prøvet at lave koordinationspolymerer, der indeholder karbonater. Ideen er så, at den dannede koordinationspolymer skal kunne danne endnu en stabil koordinationspolymer under frigivelse af CO2 og derved blot efterlade et iltatom tilbage i strukturen.

Dog er forskning aldrig lige så let, som ideen virker, og ens eksperimenter lykkes langt fra altid, og selvom det er træls, at tingene ikke virker, så er det super spændende at arbejde med noget, som ingen nogensinde før har undersøgt, og for hver gang noget ikke virker, gør det bare de små succesoplevelser endnu større – og samtidig skal man jo huske på, at det, at noget ikke virker, også er et resultat.

En af de helt store nye forandringer for mig i det uorganiske univers her i Melbourne, har været, at alt har handlet om at skabe krystaller! Den ordnede struktur på mikroskopisk plan (ikke synligt med det blotte øje) gør, at vi på makroskopisk plan (synligt med det blotte øje) opfatter forbindelserne som krystaller. Hver morgen, når jeg møder ind i laboratoriet, går der ikke fem minutter, før én af de andre spørger: Do you have any new crystals arbejde er det altså bare en superfed fornemmelse, når der agensglas.

Arbejdet med mikroskopet kræver lidt tilvænning, for at ens øjne og hjerne ikke bliver helt bims, men stille og roligt bliver det lettere og lettere at se de enkelte krystaller i mikroskopet. – Og hvilket univers krystaller er! For krystaller er ikke ens – de er meget forskelKrystalfabrikken - down under 51

endnu andre er runde og buttede; mangfoldigheden er stor, og farverne er jo selvfølgelig taget fra hele regnbuen.

Det er lidt ligesom at være på skattejagt, når man lyser det bare ”yes!”, for så ved man, at der er krystaller, og fornøjelsen bliver jo ikke mindre, hvis netop de krystaller, du har lavet, har en helt ny og ukendt struktur, som ingen andre før har lavet.

Men det er jo ikke nok for en kemiker at vide, at man kan danne krystaller ved at hælde tre forskellige salte og en ligand ned i en blanding af vand og metanol og vente 3 dage, og vupti så er der kongeblå krystaller. Så hvilke centicubes, der har valgt at sætte sig sammen og på hvilken måde - benytter jeg mig af kemikerens fremtage” billeder af den synlige verden omkring os, ”optager” jeg bare krystalstrukturer, som er et billede af en krys-

har valgt at sætte sig sammen, og det kan også være, at nogle af de ligander, jeg har tilføjet min reaktionsblanding, slet ikke er blevet brugt, men det vil min krystalstruktur i givet fald så vise.

For at optage en krystalstruktur skal kun én enkelt krystal bruges, derfor bruger jeg et mikroskop til at udvælge den perfekte krystal. For det gælder om at vælge én, som ikke er knækket, og nu er krystaller jo heller ikke det største i verdenen – en typisk krystal måler omkring 0,1 mm i diameter – så det er faktisk ret svært at se, om der er tale om en eller to, som er vokset sammen.

Når den perfekte krystal er fundet, monteres ens krystal på et goniometer, og nu er krystallen klar til at

stråle af røntgenstråling mod krystallen, og her er det jo selvfølgelig vigtigt, at krystallen rammes, derfor er det Hjerneblod 52

2/2014

Ud af de mange mulige udvælges en enkelt krystal vha. et mikroskop

Udvalgt krystal monteres på et loop øverst på goniometeret.

superdejligt, at krystallen er forstørret på en computeren helt umulig opgave at montere den præcist.

forskellige computerprogrammer bestemme den endelig kemiske skruktur af min krystal, og i mit tilfælde skulle min struktur jo gerne indeholde karbonater. Tiden her i Melbourne vil så vise, om det lykkes for mig.

Og netop mit arbejde med karbonater gør da heller ikke oplevelsen af naturfænomenet The Twelve Apostles et par timers kørsel syd for Melbournes pulserende verden mindre; for når den hylende vind og det iskolde vand fra Antarktis med hele sin styrke hamrer mod disse kalk klippestykker, kan jeg ikke lade være med at blive ret så imponeret på Moder Naturs helt egen fascinerende måde at opbevare karbonater på; hun har om nogen lært at mestre karbonaterne til fulde og valgt at opbevare kuldioxid i noget af det smukkeste natur, jeg længe har set!

Og i et kort sekund kan man kan godt komme til at føle sig som lidt af en efterligner med sine kolber og krysKrystalfabrikken - down under 53

Krystallen er monteret lige i bulls-eye, sü nu er den klar til at blive udsat for røngentstrüling.

Goniometeret med krystallen monteres i diffraktometeret 54

Her ses en enkel god krystal blandt mange ikke sÌrligt gode, og derfor udvÌlges den selvfølgelig til eksperimentet.

Krystalfabrikken - down under 55

taller hjemme i laboratoriet – men på den anden side, hvorfor ikke lære fra den bedste? Så for nu vil jeg blot sætte tankestrømmen lidt på standby og nyde, at jeg er til i denne forunderlige verden, lade solnedgangen fremhæve de smukke røde farver i klipperne omkring mig, mens man ude i bølgetoppene kan skimte små pingviner, der venter på at vælte op på stranden. På mandag venter endnu en dag med krystallerne, men i morgen venter søndag, hvor jeg kan hoppe i bikinien og tage mig en tur med surfbrættet på den nærmeste strand lidt over 16.000 km væk hjemmefra – det er jo trods alt december!

Under mit ophold i Melbourne boede jeg hjemme hos en australsk familie. Billedet er taget i julen, hvor vi selvfølgelig havde dansk jul med risalamande og dans om juletræet d. 24, og d. 25 holdt vi så australsk jul med kalkun, BBQ og traditionel engelsk Christmas pudding. Jul i 31 graders varme er alligevel en anderledes oplevelse! Fra venstre ses Graham, Christina (mig), Isabelle og Kerrie.

Hjerneblod 56

2/2014

Melbourne, hovedstad i staten Victoria.

Det er den nĂŚst mest befolkede by i Australien

Krystalfabrikken - down under 57

The Twelve Apostles ved solnedgang

Hjerneblod 58

2/2014

The Twelve Apostles best책r af calcium karbonat (CaCO3) i forskellige krystalformer, hvilket man i daglig tale bare vil kalde kalk.

Krystalfabrikken - down under 59

60

Studiestart på Naturvidenskab af Nina Stiesdal

I slutninge n af augu st sidste år st artede jeg som fysikstud erende på SDU. Det har v æret fedt indtil nu, og jeg ku nne godt tænke mig at de le mine op levelser med dig o g fortælle , hvorfor jeg ik ke et se kund har fortr udt at be gynde på naturviden skab i Od ense!

61

At søge ind på fysik

Jeg havde været meget i tvivl om, hvorvidt jeg skulle have et sabbatår eller ej. Så kunne jeg arbejde i en børnehave som tilkaldevikar på min gamle skole eller sidde i kassen i et supermarked og så rejse på et tidspunkt, cykle England rundt eller måske tage på Interrail. Se verden og sådan. Bagefter skulle jeg studere, forestillede jeg mig, og det skulle være noget naturvidenskabeligt.

Fysik lød bedst, for hvilket andet fag favner alting, fra det uendelige univers til sandsynligheder på subatomart niveau?

På den anden side havde jeg også en følelse af, at jeg var klar til at læse videre, jeg var ikke skoletræt, og jeg glædede mig til at prøve noget nyt.

Jeg kunne godt lide SDU på forhånd. Tanken om at så godt som hele universitetet er samlet under et tag, er sympatisk, og så kendte jeg også stedet, både fra studiepraktik og forskellige gymnasierelaterede arrangementer, for ikke at nævne Projekt Forskerspirer, hvor jeg valfartede til biblioteket. Samtidig havde jeg hørt et par foredrag med folk fra højenergicenteret CP3 Origins, og det, de talte om, lød sindssygt spændende. Jeg vidste også, at

62

Hjerneblod

2/2014

man som fysikstuderende på SDU havde et blandet førsteår, hvor man snusede til de forskellige grene af naturvidenskaben, og det fandt jeg egentlig ret tiltalende. På den måde har man mulighed for at mærke efter, hvad man vil, tænkte jeg, og vidste allerede, at det skulle være fysik.

Fysik på SDU. Efter et sabbatår.

Så jeg stod der som glad student og var klar til sabbatåret, men bare for lige at være på den sikre side, tænk hvis der ikke var jobs at få, tænk hvis jeg ombestemte mig, søgte jeg også ind på fysik.

Naturvidenskab SDU som første prioritet, og selv om jeg vidste, at der er optagelsesgaranti, journalistik, også på SDU, som anden prioritet. Og det føltes bare så rigtigt! Pludselig opdagede jeg, at jeg slet ikke havde glædet mig til

et sabbatår, men i stedet at star- og vide, at nu går man her. Så er te på studiet. der hovedgangen, som under normale omstændigheder er lang, men som på den første dag var så Før studiestart Før studiestart var jeg spændt og godt som uendelig. Det føltes, som en smule nervøs. Hvad nu hvis jeg om jeg brugte timer på at gå de er den yngste, tænkte jeg. Hvad hvis jeg er den eneste, som ikke har haft et sabbatår? Hvad hvis jeg er den eneste pige? Hvad hvis de andre er helt vildt dygtige? Eller vildt seje? Eller de slet ikke engagerer sig i det sociale? Det faglige var også en kilde til svag uro. Er niveauet højt? For højt? Kan man klare en stor læsebyrde på engelsk?

er ned til den anden ende, hvor det store auditorium, U45, ligger. I de timer havde man også god tid til at spekulere på alt muligt tåbeligt, især, husker jeg, om jeg mon var den eneste, der havde smurt madpakke.

Der var proppet med mennesker ude foran lokalet. På række efter række af opslagstavler var der glimrende. Man får en brochure, der hængt lister med navne og tilhøpræsenterer programmet for stu- rende nye klasser op. Jeg fandt diestarten, som er venligt skrevet netop dér øje på Mathias, som og meget indbydende. Spændingen jeg kender fra gymnasiet, noget steg dér. der må siges at være den indfød-

Den første dag

Så oprandt dagen, hvor man vågner med sommerfugle i maven.

Vejret var en smule køligt, og det var delvist skyet, da jeg cyklede ud til universitetet i vældig god tid.

Det var en mærkelig oplevelse at have fundet en plads til sin cykel og gå ind gennem glasdørene ved hovedindgangen og op ad trapperne. Som en af dem, der altid har boet i Odense, har jeg besøgt universitetet før, men det føles specielt at stige op ad de trapper

til at lette, og vi småsnakkede ind i auditoriet, før vi hver især satte os ved siden af dem, der skulle være vores nye klassekammerater.

Dekanen bød velkommen, og tutorerne præsenterede sig selv, før de ledte klasserne hver til sit.

Tutorerne er søde. Hver klasse som smilede forsikrende og svareStudiestart på naturvidenskab

63

I ud af inden så længe. De havde også selv været forvirrede i starten. Og sådan skal det nok også være.

Resten af dagen brugte vi på at lære hinanden at kende, først de på et tema til klassens bord ved den afsluttende fællesspisning.

Med vores fantastiske opførelse af ”Hjulene på Bussen” vandt vi prisen for bedste tema og kunne gå hver til sit med udsigt til gratis sprut på et diskotek efter Science Rally. Jeg fulgtes med Trine fra min nye klasse og Mathias fra datalogi ind mod byen i tusmørket. Vi var trætte og glade, og vores tasker var tunge af nye bøger fra studenterboghandlen.

Science Rally-dagen

Hvis den første dag gik stærkt, så gjorde den anden så sandelig også. Vi mødte tidligt for at blive introduceret til Science Rally, der er et orienteringsløb på campus, og som tutorerne havde valgt skulle have zombietema. Kampgejsten var høj efter gårsdagens sejr, og opgaverne var sjove og udfordrende og skabt til at lave teamfølelse. Vi byggede en katapult kvælstof i Æter, Fagråd for

64

Hjerneblod

2/2014

Fysik, Kemi og Farmaci og organiserede klassen efter fødselsdag, skostørrelse og postnummer ved IMADA, Institut for matematik og datalogi. Der var frokost i kantinen, og man havde mulighed for at melde sig ind i fagforeningerne Dansk Magisterforening og IDA. Vi vandt ingenting den dag, men jeg cyklede med Trine og Mathias fra universitetet med en følelse af at kende min nye klasse meget bedre. Om aftenen mødtes vi på en asiatisk restaurant og spiste med en anden klasse. Det var ret at snakke med hinanden om andet end lige de aktuelle begivenheder, og også med nogle af dem, der ikke havde sagt så meget den første dag. Bagefter var der en fanta-

stisk fest på Barracuda, som er et diskotek i Odense, og da jeg engang kom hjem, var jeg træt og glad og kendte pludselig en hel masse navne og ansigter.

Byvandring

På vores tredje dag som studerende var der arrangeret et rimelig festligt orienteringsløb rundt i Odense by. Der var pirattema, og for at gentage succesen fra den første dag og løbe af med sejren.

Vi var dog ikke kommet særlig langt ind i opgaveløsningen, da himmelsluserne blev åbnet og det begyndte at sile ned. Med dryppende næser talte vi vinduesfag på Odense Domkirke, selv om ingen af os egentlig var helt klar over, hvad vinduesfag dækker over, og mens regntøjet lige så stille gav efter for regnen, gættede vi, at det var en maizenaopløsning under den mystiske papkasse.

Bagefter stod vi og puttede os under træer i Munkemose og spiste grillpølser og kartoffelsalat. Vi vandt ingenting, men det var alligevel super hyggeligt at stå og spise varme pølser skulder mod skulder. Det var ærgerligt, at vejret lige skulle være skidt den dag. Byvandringen er jo tiltænkt som en måde at lære Odense at

vandpytter og våde facader og ingen havde overskud til at udpege alle de spændende ting, der egentlig er at se.

Odense er ellers en god by at være studerende i. Den er ikke gigantisk, men har en god størrelse. Ting ligger centralt i Odense, og man kan cykle til alting. Selvfølgelig er der også skidt at sige om byen. Mange synes eksempelvis, at her er grimt og ikke særlig spændende, men det afhænger igen af øjnene, der ser. Hvis man ved, hvor man skal kigge, så sker der mange sjove ting. Kigger man ind i Ungdomshuset, foregår der altid noget spændende, og hvis man er interesseret i musik, så arrangerer Studenterhuset alt muligt sjovt. I Dragons Lair er der brætspilsaften hver mandag, og Brandts Klædefabrik har masser af tilbud til studerende. Odense har også alle mulige festivaler, og selv om det ikke altid spændende, og tarteletfestiEndvidere er man som studerende i Odense så heldige at være elsket af Albani bryggerierne, som gerne sponsorerer alt muligt sjovt. Et eksempel er studiestartsfesten.

Studiestartsfest på Albani, Pub-crawl, semesterstartsfest, zoo-tur og pubbesøg bagefter, årsfest, Tour de Chambre, rusfest, Æters julefrokost, julefroStudiestart på naturvidenskab

65

kost med klasse etc. etc. Ak, de fester. Universitetet er fyldt med fester og byture og fredagsbar så det halve kunne være nok, (men selvfølgelig vil vi helst have det hele). Jeg har bare valgt at fortælle om nogle få.

Studiestartsfesten er en for studerende gratis koncert på Albanis matrikel. I 2013 havde man besøg af lokale Boondigrash, Barbara Moleko og Klumpen og Raske Penge. Jeg fulgtes derind med en klassen til, og vi dansede til Faxe Kondi-sangen, mens mørket faldt på, og bagefter var der en del, der tog i byen.

Første weekend inde i semesteret lå endnu en fantastisk fest, Pubcrawl med Naturvidenskab, som tutorerne arrangerede. Vi mødtes i Munkemose og legede forskellige lege, mens tropperne blev samlet. På programmet stod The Gym, Blomsten og Bien og Zapp, og turen endte på Barracuda, og det var fedt.

Og festrækken blev ved. Et par uger efter Pub-crawl slog SDU dørene op for den famøse semesterstartsfest, hvor min klasse overraskede med et chokerende lavt fremmøde. Jeg havde en veninde med, og hun havde det ret skidt den dag, og lod sig ikke 66

Hjerneblod

2/2014

mærke med, at det var den største og bedste fest, vi nogensinde havde set. Vi taler gigantisk discokugle for enden af hovedgangen, livemusik samtidig, uni var forvandlet! Hun blev hentet, og i den tid, det tog mig at gå fra parkeringspladsen og tilbage indenfor følte jeg mig noget så forfærdeligt ensom. Så mødte jeg heldigvis Andreas, og hvilken fest, det var!

Zooturen endte også i fest, men den begyndte i Odense Zoologiske petente biologistuderede påtog sig det pligtfyldte job at vise rundt.

Som bosat i Odense kender jeg den zoologiske have rimelig godt, men ikke på denne måde, hvor der blandt andet blev fortalt om, hvordan det ikke er ønskværdigt, at dyrene bliver set som søde nuttede væsner med menneskelige personligheder, men at de i stedet kan ses som netop det, de er, vilde dyr.

Tour de Chambre var fantastisk.

Klassen og dens tutorer besøger hinanden, det lyder godt, og det er bedre, end det lyder. Pludselig kender man hinanden på en anden måde, og den afsluttende fest på Barracuda, hvor alle klasser mødes, var sublim.

Der er mange arrangementer, der tager udgangspunkt i alkohol. Det kan selvfølgelig kritiseres, men det skal siges, at det nu engang er i hverdagen, at de tætte relationer skabes. Festerne er glimt af glitter og farvet lys og drinks med paraplyer, hvis man kan lide den slags, som gør stort indtryk, og som varer ret kort. Zoo-turen og NAT-turen er eksempler på nogle

af de arrangementer, hvor man ikke står med en øl i hånden, og som virkelig alle bør melde sig til.

NAT-tur

Pludselig opdager man, at man kender en masse ansigter. Jeg opdagede det efter NAT-turen, hvor blandede hold fra forskellige klasser kæmpede i et kompetenceløb, eller hvad sådan noget måtte hedde. Igen var det tutorerne, der stod bag et kanon godt arrangement, som begyndte med morgenmad på uni og derefter fællescykling mod Allerup Gamle Have.

Formiddagen gik med blandet leg på vejen derud, så blev der spist frokost og løbet blev sat i gang.

Studiestart på naturvidenskab

67

over opgaver, der varierede fra ’lav en tutor med en ballon’ naturlige reb’ til se, ’hvor mange I kan være i et tomandstelt’.

Vi var vist 12. NAT-turen var enormt sjov, både fordi man lavede sjove ting og lærte en masse nye mennesker at kende, men også fordi det alkoholfrie arrangement var en udstrakt hånd til dem, der ikke drikker. Nat var der imidlertid ikke så meget af, eftersom arrangementet blev reduceret til en heldagstur på grund af vejrudsigten.

Forelæsninger

Selvfølgelig er det ikke kun det sociale, der er nyt, når man starter på universitetet. Mindst lige så vigtigt er undervisningen. Tirsdag efter studiestart begyndte den.

Den første forelæsning, vi havde, var i biologi.

Førsteåret på SDU naturvidenskab er opbygget som et tværfagligt forløb med undervisning i matematik, fysik, biologi og kemi.

Med førsteåret skal de studerende stifte bekendtskab med andre grene af naturvidenskab end bare deres hovedfag og få indblik i, hvordan videnskaberne hænger sammen. For mig var biologi en fornøjelse, det har været noget 68

Hjerneblod

2/2014

blødt, der lugtede lidt af den humaniora, jeg savner fra gymnasiet.

Kemi syntes jeg til gengæld var svært, måske fordi interessen har været svingende. Ikke desto mindre er førsteårets opbygning en af grundene til, at jeg valgte SDU, for jeg synes, det er vigtigt, at naturvidenskaberne kan arbejde sammen og ikke isolerer sig som små øer. Det er mit indtryk, at det kun sjældent er indenfor de ’rene’ videnskaber, at de største gennembrud kommer, det er snarere i mødet mellem disciplinerne, at de spændende nye ideer opstår.

Forelæsningerne var egentlig, som jeg havde forestillet mig og så alligevel ikke. De foregår i auditorier, og der står én og underviser nede foran tavlerne. Til tider har de sli-

des, andre gange skriver de noter med kridt, generelt lidt for småt til, at man er helt sikker på, man nu også har skrevet rigtigt af. Når man kommer direkte fra gymnasiet, kan det være en stor omvæltning. Det var det i hvert fald for mig. Jeg blev nærmest chokeret over, hvor upersonlige forelæsninger kan føles.

Selv om jeg havde sagt til mig selv, at jeg ville tage noter til alt og høre efter hele tiden, fandt jeg, at koncentrationsgraden kan være svingende, især i timer med kendt stof. Pludselig kunne tankerne vandre, blyanten kunne komme til at tegne små ting, eller øjnene fotograferer sig selv, ham der læser manga eller den fyr, der altid spiller et eller andet spil.

På det punkt adskiller forelæsningerne sig også fra klasseundervisningen. Man er mange. I U55, hvor vi har en del af vores timer, er der plads til måske 500 mennesker. I biologi og kemi var vi vist omkring 400 studerende. I de første forelæsninger, hvor alle sad med deres nye kammerater, og hvor en forelæser lige skulle

og bagud. Vi kunne fylde rummet med summelyd, indtil en eller anden hvæsede Schhh! fordi de i hvert fald skulle have noget ud af undervisningen.

Efterhånden vænner man sig til at have forelæsninger, man lærer at tage gode noter, hvis det er det, man vil, og hvordan man bedst læser. Jeg har det bedst med først at høre en forelæsning og derefter at læse stoffet. Så får jeg en følelse af, at jeg så at sige kan lægge informationen ’på plads’ i mit mentale reolsystem, hvor forelæsningerne allerede har sat hylder op til stoffet. Først tænkte jeg om biologi og kemi, at det ville jeg aldrig lære, men pludselig, mens vi arbejdede med dyrs temperaturregulering, gik det op for mig, at jeg da kendte stoffet i bogen fra mandagens slides. Der opdagede jeg, hvor meget, man lærer.

Eksaminatorietimer

Efter den første forelæsning havde vi en eksaminatorietime, der er en slags træningsfase, hvor en ældre studerende typisk gennemgår stoffet fra en forelæsning eller hjælper med løsning af opgaver. en lang ligning op, kunne uroen Fordi det var den første time af hurtigt brede sig. I et stort audito- den slags, blev der igen givet råd, rium bliver en lille samtale til mange i løbet af ingen tid, og rummets der lød som et ekko af tutorerkonstruktion, som skal gøre det ne, og dog føltes det anderledes. let at forelæse, bærer lydene opad Studiestart på naturvidenskab

69

Fordi det var det samme, måske?

Som om det var et kammeratligt råd fra netop det, en kammerat.

Tutorerne er kammerater, mens instruktoren også var en ven, en ligemand, der tager én alvorligt. Så følte man sig lidt som et voksent menneske.

Det kan for nogen være en sjældenhed i gymnasiet, denne følelse af at være på lige fod med dem, der ved mere. Ja, det handler ganske vist om at tage ansvar for egen læring allerede der, men alligevel føres der fravær, og en time brugt på Facebook er for nogen en time brugt godt - fordi det for dem er lærernes interesse, at man hører efter. Ikke ens egen. Sådan er det ikke på uni. Pludselig går det op for én, at det her er på eget ansvar.

vores bedste. Fordi man kan stille krav til voksne mennesker. Det var måske det største, det at blive taget alvorligt.

Eller også var det alt det sjove, vi laver? De fede fester, jeg nævnte før? Don’t even get me started, de er ud over enhver forventning.

Tag alt det, der gør en fest god, såsom menneskene og musikken, og læg større og bedre til, så nærmer du dig niveauet. Som studerende på FKF hører jeg endvidere til i det fagråd, der hedder Æter.

Et fagråd varetager de studerendes interesser. Æter holder også fantastiske fester og arrangerer alt muligt sjovt såsom hyttetur og bowling.

Eller også er det største, når klassen samles til den første øl i fredagsbaren efter ugens sidste fysikforelæsning? De nye mennesker, det er nok det største.

Det bedste ved studieMan får en ny klasse, der er start som alle andre klasser, man har Den gensidige respekt var ikke kendt, men som man møder lidt kun et træk ved instruktorerne. senere i livet og på baggrund af Et par uger senere, da vi blev infælles interesser. Det er selvfølgelig troduceret til vores institutter, jeg ikke altid en garanti for, at man til instituttet for fysik, kemi og vil have det godt sammen, men det farmaci, FKF, var der igen en følel- er i hvert fald et godt udgangsse af ligeværd, også selv om man punkt, ligesom det er et godt stod overfor de klogest tænkelige udgangspunkt at mødes til noget, hoveder. Det blev sagt meget klart, man har valgt. Man vælger nemlig at der forventes en masse af os, en videregående uddannelse på en men kun for vores egen skyld. helt anden måde, end man vælger Fordi de ønsker os det godt, og gymnasiet. Gymnasiet er ligesom et vil hjælpe os på vejen, hvis vi gør trin på uddannelsestrappen, som 70

Hjerneblod

2/2014

man skal op at stå på, og selv om det kan være både sjovt og spændende, så er det ikke særlig get, man skal ’klare’, før man kan blive det, man drømmer om. Det man drømmer om, det er så det, man vælger universitetsuddannelsen udfra.

Studiegruppen

Studiegrupperne er en del af den tredelte struktur, som SDU naturvidenskab arbejder med. Strukturen består af introduktion til stoffet, det er forelæsningerne, af træningsfasetimer, der dækker over dels timer med instruktorer og dels laboratorietimer, og af studietimer, hvor studiegrupperne, med eller uden vejledere, arbejder sammen om stoffet.

Studiegruppen er et sted, hvor man kan diskutere opgaver og er studiegruppen både et sted, hvor man kan samarbejde om at løse eksempelvis januars projekter i matematik og fysik, og et sted, hvor man kan spise kage og snakke om ingenting. Det er vigtigt at have velfungerende studiegrupper, som er tilpasset medlemmerne. Til det er der ansat studiegruppevejledere, ældre studerende, som står for at få de første studiegrupper til at fungere, og senere hjælper med at lave

nye studiegrupper, når man har fundet ud af, hvordan man studerer bedst, og hvad man gerne vil i studiet.

Vi mødte vores studiegruppevejledere den første undervisningsdag, og blev delt ind i tre på forhånd en vejleder, og så blev der spillet Jeopardy grupperne imellem. Som det vindende hold kunne min gruppe, Studiegruppe B, mæske sig studiegruppekontrakt. Studiegruppekontrakten skal sikre gruppens funktionsdygtighed. Jeg følte mig meget voksen, da vi lavede forventningsafstemning og underskrev kontrakten.

Folk forsvinder

Så havde man fået klasse og studiegruppe, og det var dejligt at have en sofa sammen i fredagsbaren og sidde næsten en hel klasse sammen i auditoriet. I starten var en enkelt række ikke nok. Det er ikke noget problem længere, desværre. Den store frihed gør, at ikke alle møder op så tit, og i løbet af efteråret har der været et vist frafald, både blandt dem, der mødte jævnligt op, og som har haft en grund til at droppe ud, men også blandt dem, som ikke har vist sig siden de obligatoriske laboratorieøvelser, og som bare ikke viser sig til eksamen. Det er Studiestart på naturvidenskab

71

ærgerligt.

Man må spørge sig selv, hvorfor folk dropper ud. Om det er fordi, det er for svært? Eller fordi noget andet interesserer dem mere? Fordi det bliver svært at komme af sted, hvis ikke man har været på uni i et stykke tid og ikke lige har læst? Eller måske fordi folk simpelthen ikke føler sig tilrette? Jeg er ikke sikker på, at jeg forstår det helt, for jeg glæder mig egentlig til at komme ud på uni, hvor man er sikker på at opleve noget, ligesom jeg gerne vil stå op for at ses med klassen. Måske nyder jeg også den udfordring, der kommer fra undervisningen. I hvert fald kan jeg ikke komme i tanke om noget, jeg hellere ville lave end det her.

Læsebyrden

Læsebyrden, som jeg var urolig for, må siges at være overkommelig. Det viste sig at være et spørgsmål om prioritering og om at vide, hvad man vil læse, og hvad man vil have serveret med forelæsningerne. Selvfølgelig er det anderledes end gymnasiet, hvor jeg ikke havde behøvet at løfte et øjenbryn for at følge med, men netop det, at det bliver sværere og mere udfordrende, er det spændende.

Engelske fagbøger havde jeg direkte frygtet, og forelæsninger på engelsk var heller ikke noget, jeg så frem til. Ikke, fordi jeg har 72

Hjerneblod

2/2014

været dårlig til engelsk, men jeg har nok haft en tendens til at tro det. Først gik det da også langsomt med at læse de anviste kapitler i de spritnye bøger, men det var ikke, fordi teksten var svær, snarere fordi det er noget helt andet, end det jeg er vant til at læse – man skal jo lige lære et helt nyt fagsprog. Men pludselig en dag havde jeg skimmet en række sider uden problemer. De engelske forelæsninger viste sig at være ”piece of cake”, i hvert fald den del, der handlede om sproget. Dog er mine noter fra de to første engelske timer en anelse sprogforvirrede, men så længe, de er til egen brug, er det næppe et problem.

Dermed ikke sagt, at studiet er let. Det er fyldt med udfordringer, og det gælder om at holde ørerne stive. Der er matematik, man ikke forstår, fysikforelæsninger, der går så stærkt, at man ikke når at få skrevet alle ligningerne ned, enormt mange fagudtryk i biologi og bøvlede regler i kemi, men det er ikke uoverkommeligt, snarere skærpende, fordi der igen ligger et stort ansvar på os som studerende.

Selvfølgelig bliver man til tider præsenteret for opgaver og stof, der er svært, men netop her er studiegruppen et godt udgangspunkt med masser af kompetencer at trække på.

Hvis man brænder for et fag, skal

man i hvert ikke være bange for at gå i gang.

Man skal være klar til at gøre en indsats, og til at tage tid fra tv og Facebook til at sætte sig ind i tingene, og man skal være klar til at indgå i en studiegruppe, hvor man kan hjælpes ad. Så skal det nok gå. Også selv om man ikke føler sig som et naturtalent.

Jeg opdager ikke rigtigt, hvor meget, man lærer, mens det står på. Det er først her efter, at vi har været til eksamen i biologi, at det er gået op for mig, at jeg rent faktisk ved, hvordan et aktionspotentiale virker, hvad homeostasis betyder, og hvad der menes med oxidativ fosforylering, og, måske vigtigere, at det ikke er almen viden. Pludselig går det op for én, at man lærer helt vildt meget hele tiden, og endvidere at det sidder fast. i alle fag. for at man kan bestå kurset.

Det lyder skræmmende, men det er ikke så strengt, som man

kunne frygte. Hvis ikke man har lavet en ordentlig besvarelse første gang, re og dermed lejlighed til at snakke med sine studiekammerater om løsning af opgaven. Hvis man ikke består anden gang, kommer man til re-’eksamen’ i januar, hvor der frigives lignende opgaver, som man så skal løse korrekt. Jeg tror ikke, for sammenlignings skyld, at der er nogen i min klasse, som har løst opgaver i januar.

Sammenligner man min nye hverdag med den hverdag, jeg havde i gymnasiet, er der måske ikke den bruger som sådan ikke mere tid Studiestart på naturvidenskab

73

end jeg gjorde i gymnasiet, jeg bruger bare tiden bedre. Samtidig bruger jeg også mere tid på at løse opgaver i fællesskab, hvilket er en klar fordel, da man kan hjælpes ad på steder, hvor man ellers ville være kørt sur, hvis man sad alene.

føler i hvert fald, at jeg hører til på SDU nu.

Det første halve år er gået utrolig stærkt, og jeg glæder mig til at tage rigtigt hul på det næste.

Undervisningen er spændende, og jeg har en vildt god klasse lige nu. Desværre skal vi snart splitTilbageblik på studiestar- tes op, eftersom vi er blandet af fysik-, anvendt matematik- og ten matematikstuderende. Allerede her Kigger jeg tilbage på studiestarten, i foråret skal vi deles, når det husker jeg, at den første måned kommer til at have enten ’pervar hård. Det var ikke, fordi der spektiver i ’matematik eller ’elekvar meget at lave på studiefrontromagnetisme’. Heldigvis betyder ten, nærmere fordi man væltede det ikke, at vi aldrig mere skal sig i nye indtryk, fordi man skulle ses, men bare, at vi ikke længere skal være sammen til alle timer hver dag. af, hvordan man gør tingene bedst, Af den grund har jeg ikke så hverdagen falder på plads, og man meget lyst til at tænke på den opdager, at man ikke længere er fjerne, fjerne fremtid, for lige nu elev, men studerende. er det godt. Det har dog strejfet mine tanker, om jeg skal ud at Det skal i hvert fald slås fast, at rejse mellem bachelor og kandidat, der bliver gjort en enorm indsats eller om et udlandsophold er noget for, at man skal falde godt til. for mig, og jeg overvejer, hvad Dels med studiestarten, hvor tuto- fysik skal bruges til. En ingenirerne står til rådighed med fornuft ørstilling i et verdensforbedrende og humor og har arrangereret job? Forskning indenfor det store pubcrawl, besøg i Zoologisk Have uendelige univers og hændelser på og barbesøg bagefter, Tour de subatomart niveau? Eller skal jeg Chambre, hvor man besøger hinlæse noget ved siden af, så jeg anden og går i byen, og alt muligt kan formidle raketvidenskab til den andet, og dels med studiegrupbrede befolkning og gøre det fag, per og studiegruppevejledere, med jeg synes er sejt, til noget, alle særligt tilrettelagt undervisning og kan følge med i? kompetente instruktorer, og jeg 74

Hjerneblod

2/2014

Det er meget rart at lade mulighederne være åbne. Så er der plads til drømme. Længe før det bliver aktuelt, skal vi igennem førsteårsprojektet, der ligger og lurer lidt uhyggeligt og spændende i horisonten, som noget man glæder sig til går godt.

Og selvom jeg synes, at jeg ikke forventede noget, da jeg startede på uni, så er det alligevel anderledes end alt, hvad jeg kunne have forestillet sig. Meget bedre. Hvordan bliver det for dig? Du skulle

Studiestart på naturvidenskab

75

76

77

Camilla Duedahl Hendé (24 år, farmaceutstuderende på 3. år) og Rikke Kjerside Poulsen (24 år, farmaceutstuderende på 3. år)

BACHELORPROJEKT - KLAR PARAT START!

Af Camil a Duedahl Hendé og Rikke Kjerside Poulsen.

S

ommeren er slut, kalenderen på vores vejleders kontor viser september. Den dag i september er vores første møde omkring vores bachelorprojekter, og nu starter nedtællingen - 4383 timer tilbage inden deadline. Både Camilla og jeg var nervøse op til mødet. Hvad skulle vi forberede, hvad ville de forvente af os, og hvad skal vi i det hele taget lave? På dette tidspunkt har vi begge underskrevet en kontrakt med hver vores problemformulering inden for næsten det sam-

Hjerneblod 78

2/2014

me område. Derfor skulle vi begynde med at lave nogle af vores indledende forsøg sammen. Men vi har stadigvæk ingen idé om, hvordan og hvorledes det hele skal foregå. Dagen efter skal vi for første gang i laboratoriet, hvor vi skal starte med at lave en fosfatbuffer.

Vores ene vejleder møder os dernede.

Vi får sikkerhedsinstruktioner og udleveret et stykke papir om, hvordan man laver en fosfatbuffer. Efterfølgende ønsker han os god fornøjelse og går op på sit kontor.

Vi kigger på hinanden: for første gang i vores liv står vi alene i et laboratorium.

Vi går langsomt i gang, dobbelttjekker alt, og arbejder os roligt frem – hele tiden lidt bange for at springe laboratoriet i luften. Seks timer senere har vi fremstillet vores første liter fosfatbuffer – men ikke den sidste.

Efter vores langsomme start, vænnede vi os stille og roligt til at være på egen hånd i laboratoriet. Vi troede, vi havde styr på det praktiske, lige indtil vi skulle lave de første resultater til vores projekter. Vi skulle benytte et apparat kaldet et Franzcelle apparat, der kan måle, hvor lang tid et lægemiddel er om at diffundere igennem en membran. Apparatet består af et antal ens celler, hvor en celle er cirka ti cm høj,

Diffusionskoefficienten beskriver, hvor hurtigt et lægemiddel bevæger sig i de forskellige miljøer, det kan være opløst i.

Det betyder at det er et mål for hastighed af lægemidlets molekyler. Desto højere diffusionskoefficient, jo hurtigere bevæger molekylerne sig. Lægemidlet har derfor mulighed for at blive optaget hurtigere, da molekylerne når hurtigere frem til cellerne, de skal passere igennem for at nå blodbanen.

Fordelingskoefficienten er forholdet mellem koncentrationen af lægemiddel, der er opløst i en hydrofob væske i forhold til koncentrationen af lægemiddel, der er opløst i en hydrofil

Bachelorprojekt - Klar parat start!

79

det har to kamre, som adskilles af en membran. Ved at måle, hvor meget af lægemidlet, der bevægede sig fra det ene kammer til det andet, kunne vi finde lægemidlets diffusionskoefficient.

I Franzcelle apparatet kan man have seks prøver ad gangen, og der skal tages målinger fra alle celler hver halve time i seks timer.

Prøverne skal man fortynde og derefter måle absorbansen på via et UV-spektrofotometer. På den måde kan man måle hvor meget lægemiddel, der er diffunderet igennem membranen, fordi absorbansen afhænger af koncentrationen af lægemidlet (jf. Lambert Beers lov). Vi syntes, det lød let, men vi kom til kort første gang, vi skulle prøve det.

Vi er den dag i dag glade for, ingen stod og så på os, mens det stod på, for vi var mildest talt ret usikre og forvirrede omkring det hele. Den første gang vi brugte Franzcellerne endte 80

Hjerneblod

2/2014

i seks lange timer, hvor vi rendte rundt, røde og opkogte i hovederne og arrige på hinanden på grund af sult og manglende kaffe. På trods af det, fik vi vores resultater.

Forsøget skulle gentages fire gange mere, så vi måtte finde en anden fremgangsmetode. Dagen efter gik vi i gang med planlægningen. Vi fandt blandt andet flere glaskolber, så opvasken kunne springes over, vores vejleder sponserede en kaffemaskine, som blev sat i et lokale ved siden af, og madpakkerne blev gjort klar. Det resulterede i, at de næste fire forsøg alle endte med gode resultater og ikke mindst godt humør!

Efter Franzcelle forsøget kom i hus, skulle vi begynde at måle vores prøver ved hjælp af spektroskopi, som var vores anden vejleders område.

81

I vores projekter benyttede vi os af NMR-spektroskopi (nuclear magnetic resonance), hvor maskinen, man benytter, har en meget kraftig magnet (den kan f.eks. ”nulstille” dankort og forstyrre mobiltelefoner, hvis de kommer for tæt på) . Man kan ved hjælp af forskellige magnetfelter blandt andet måle, hvordan molekyler bevæger sig i en opløsning. Vi skulle selvfølgelig også have sikkerhedsinstruktioner i at be- tjene maskinen. Vores vejleder startede med at fortælle lidt teoretisk om maskinen og viste os det computerprogram, der skulle bruges. Derefter sagde han så: ”Jeg har kun en ting at sige omkring sikkerhed, og det er, hvis maskinen begynder at lyde mærkelig – så løb!”

Det blev starten på et forløb, hvor man kom ud på universitet på de underligste tidspunkter for at sætte nye prøver over. Prøverne skulle ofte køre i mindst seks timer, nogle endda helt op til 72 timer. Der blev blandt andet skiftet prøver kl. 7 om morgen efter J-dag og efter fredagsbaren var lukket, hvilket krævede lidt selvdisciplin.

Efter utallige timer i laboratoriet, uanede mængder data i form af Excel-ark og 17 liter brugt fosfatbuffer, kunne vi så småt danne os et overblik over vores projekt, og skriveprocessen kunne begynde.

Teorien bag vores bachelor projekter

I

vores bachelorprojekter har vi prøvet at undersøge en lille del af et lægemiddels rejse, fra lægemidlet kommer ind i kroppen, til det når frem til stedet, hvor det skal virke. En smer-

82

Hjerneblod

2/2014

testillende pille, for eksempel hovedpinepiller, kaldes et præparat. I præparatet findes selve lægemidlet, der giver den smertestillende virkning. Udover lægemidlet er en pille sammensat af flere forskellige hjælpestoffer. Hjælpestofferne har alle funktioner, der på forskellige måder i sidste ende hjælper lægemidlet hen til stedet, hvor det skal påvirke eller ændre noget i kroppen.

Det kan for eksempel være hovedpine eller muskelsmerter, der skal dæmpes.

Fra man indtager en pille, til lægemidlet i pillen når det sted i kroppen, hvor det skal virke, går der et stykke tid. Lægemidlet skal ud på en lang og krævende rejse gennem kroppen. Pillen skal først ind i mave-tarm kanalen, der fører den til tyndtarmen. I tyndtarmen skal lægemidlet optages for at kunne fortsætte sin rejse videre ud i blodbanen. Blodbanen vil herefter via blodstrømmen sørge for, at lægemidlet bliver fordelt i kroppen. På den måde når lægemidlet til sidst frem til sit bestemmelsessted.

I udviklingen af nye lægemidler er denne rejse i kroppen en af de store udfordringer, man skal tage højde for.

Det kræver meget af en molekylestruktur at kunne klare rejsen. Strukturen skal være stabil nok til at kunne modstå nedbrydningen, som mavesyren forårsager. Derudover er selve optagelsen i tyndtarmen en proces, der kræver, at molekylestrukturen af lægemidlet har nogle helt bestemte egenskaber.

Når et lægemiddel befinder sig i mave-tarm kanalen, er vand det dominerende miljø. Det kalder man et hydrofilt miljø. Når lægemidlet skal optages i

tyndtarmen, skal det passere cellerne, der udgør tyndtarmen. Cellerne består yderst af en cellemembran, der adskiller cellens miljø fra omgivelserne. Membranen er opbygget af fosfolipider, hvilket bevirker, at cellemembranen har to lag med forskellige egenskaber. Det yderste af cellemembranen er hydrofilt, som miljøet i mave-tarm kanalen. Det inderste lag i cellemembranen er hydrofobt og dermed fedtopløseligt. Molekyler, der overvejende er hydrofile, kan bedre opløses i hydrofile væsker såsom vand, hvor molekyler, der overvejende er hydrofobe, bedst kan opløses i hydrofobe væsker såsom olie. Det betyder, at lægemidlet for at kunne passere cellemembranen både skal kunne opløses i mave-tarm kanalens hydrofile miljø og cellemembranens inderste hydrofobe miljø. Molekylestrukturen af lægemidlet skal derfor have både hydrofile og hydrofobe egenskaber. Det er muligt at vide, hvor godt lægemidlet er til at fordele sig i vand og olie, når man kender lægemidlets fordelingskoefficient. Derudover spiller lægemidlers diffusionskoefficient også en vigtig rolle i hastigheden, som lægemidler optages med.

I vores projekter har vi undersøgt et lægemiddels fordelings- og diffusionskoefficient, og vores projekter drejer sig derfor om optagelsesprocessen af lægemidler.

Ideen med projekterne var at undersøge om nogle af de hjælpestoffer, der tit er i præparater, kan virke på en anden måde, end man forventer. Vores bachelorvejledere havde en formodning om, at det kunne være tilfældet. Vi valgte at

fokusere på et hjælpestof, hvis funktion er at øge opløseligheden af lægemidler i et hydrofilt miljø. Disse kaldes for solubilizing agents. Vi har prøvet at undersøge om vores solubilizing agents påvirkede fordelings- og diffusionskoefficienten af vores lægemiddel, hvor man før kun har regnet med, at det øgede opløseligheden af lægemidlet og ikke påvirkede andre ting.

Vi startede med at vælge Ibuprofen som vores lægemiddel. Ibuprofen er lægemidlet, der blandt andet er i Ipren og er smertestillende. Vores to bachelorvejledere arbejder til daglig med forskellige metoder, og vi valgte i samarbejde med dem at måle diffusionskoefficient med en metode fra hver af deres områder og derefter sammenligne resultaterne fra metoderne og se, om der var forskel.

Vi startede med at måle diffusionskoefficienten med Franz celler. Ved at plotte antal mol af vores lægemiddel, der kom igennem membranen over tid, kunne vi beregne diffusionskoefficienten. Vi brugte i alle eksperimenter, fosfatbufferen som vores hydrofile væske.

Ved begge metoder målte vi diffusionskoefficienten for lægemidlet, når det var opløst både med og uden solubilizing agent. Derudover målte vi fordelingskoefficienten med NMR spektroskopi. Det er en nyere måde at måle på, og den er endnu ikke særlig udbredt.

Vi ville derfor se, om vi kunne opnå den samme fordelingskoefficient, som man ellers har fundet for Ibuprofen ved en ældre og mere almindelig metode.

Bachelorprojekt - Klar parat start!

83

Resultaterne

V

ores resultater for begge metoder viste først og fremmest, at diffusionskoefficienten for lægemidlet bliver nedsat i fosfatbuffer, når lægemidlets opløsning er forbedret af vores solubilizing agent.

På grafen ses det, at antallet af mol for lægemidlet, der diffunderer igennem membranen er højest uden tilsætning af solubilizing agent. Det betyder, at der diffunderer færre mol over membranen, når der er tilsat en solubilizing agent.

Solubilizing agents nedsætter derfor diffusionen af lægemidlet. Vi har derfor konkluderet, at vores solubilizing agent også påvirker andet end kun opløsningen af lægemidlet. Derudover viste resultaterne, at der er forskel på, hvilken metode man bruger. Vi fik forskellige resultater fra eksperimentet med Franzcellerne sammenlignet med resultaterne fra spektroskopi. Resultaterne viste dog den samme sammenhæng.

Fordelingskoefficienten, som vi målte med spektroskopi, viste det samme resultat, som man før har målt.

84

Hjerneblod

2/2014

Det betyder, at den nyere metode, vi brugte, muligvis fremover kan være et alternativ til den ældre metode.

Bachelorafslutningen

D

er er gået omkring 4383 timer, og det er tid til at afrunde projektet. Rettelser i lange baner, lidt ondt i maven – har man nu overset noget vigtigt? Tiden er også inde til at evaluere forløbet, hvad skal gøres bedre til den helt store eksamen, nemlig specialet på kandidaten? Vi har undervejs lært, at kaffe er uundværligt, og når man bruger omkring 17 liter fosfatbuffer, så kan man ikke være 6 timer om at fremstille en liter hver gang.

Desuden har vi fået nyt mod på at sidde til forelæsninger igen og lære. For lige meget hvor meget man kan lide at læse farmaci, så bliver tiden på skolebænken til tider lang. Det er sådan et projekt, som det her, der gør, at man tager et par år mere. For hvor har det været spændende!

5&3 FS 4UVEFOUFSGBHSÌE GPS ',' 4UVEFOUFSGBHSÌEFU FS FU IZHHFMJHU MPLBMF IWPS BMMF ',' TUVEFSFOEF GSJU LBO LPNNF PH TMBQQF BG J EF CM EF TPGBFS NFMMFN UJNFSOF PH J NFMMFN UJNFSOF UBHF FU TQJM HSBUJT CPSEGPECPME FMMFS FO HSBUJT LPQ LBČF FMMFS TMVLLF U STUFO NFE FO LPME DPMB GPS FO GFNNFS .BO LBO PHTÌ CSVHF MPLBMFU UJM HSVQQFBSCFKEF NFO J 5&3 LPNNFS IZHHFO J G STUF S LLF PH EFO HPEF TUFNOJOH LBO PęF I SFT OÌS SJWBMFSOF N EFT PN CPSEGPECPMECPSEFU 5&3 FS FU PQMBHU TUFE BU M SF TJOF NFETUVEFSFOEF BU LFOEF VBOTFU PN NBO MJHF FS CFHZOEU QÌ TUVEJFU FMMFS FK TÌ UBH FO LBNNFSBU NFE PH LJH JOE o 5&3 MJHHFS CBH G STUF E S UJM WFOTUSF OÌS NBO HÌS OFE BE ',' HBOHFO NPE JOEHBOH , "MMF FS WFMLPNOF

85

Af Lotte Rasmussen

Ud i den virkelige verden – i praktik som farmaceut

Lotte Rasmussen, 24 år klinisk farmaceutstuderende på 5. år

Hjerneblod

2/2014

Baggrundsbillede: Hør (Linum ussiatissimum).

Siden antikken har den være anvendt medicisnk som maveregulerende og afførende middel.

E

FTER 4 ÅR PÅ SKOLEBÆNKEN SOM FARMACEUTSTUDERENDE OG MED HOVEDET FYLDT TIL RANDEN AF TEORETISK VIDEN, VAR TIDEN ENDELIG KOMMET TIL, AT JEG SKULLE PRØVE LIVET SOM FARMACEUT I DEN VIRKELIGE VERDEN - NOGET JEG HAVDE SET FREM TIL, SIDEN JEG STARTEDE PÅ STUDIET.

Sommeren 2013 var endelig kommet og et halvt års praktikophold lå og lokkede forude. Man kan roligt sige, at jeg glædede mig til at komme lidt væk fra bøgerne og ud i den virkelige verden!

Tankerne var mange, hvilket nok kun er naturligt. Det kan være svært at huske alt det, som man har lært i løbet af sit studie, og derfor var jeg også meget nervøs for, om det ville blive et problem under mit kommende praktikophold.

Selvom jeg havde afsluttet alle obligtoriske kurser og havde lært det, jeg skulle, var jeg nervøs for, om jeg ville kunne anvende min viden i praksis.

På farmaceutstudiet på Syddansk Universitet sender man i starten af kandidatuddannelsen en ansøgning om at komme på studieophold. Ud fra ansøgningen er det universitetet, som afgør, hvor i landet man skal i praktik. Så med mindre man har børn, kan man ikke selv vælge. Som klinisk farmaceutstuderende skal man både på apotek, på sygehusapotek, hos en praktiserende læge og på to sygehusafdelinger. Jeg synes, det er rart, at man på et halvt år når at komme så meget rundt, så man virkelig får en ide om, hvilke muligheder man har, når man er færdiguddannet. Jeg var så heldig at komme i praktik i henholdsvis Kolding, Middelfart og Odense, så rejsetiden var til at overskue.

På apotek De første 9 uger af praktikopholdet skulle jeg i praktik på Kolding Løve Apotek. Spændt og nervøs mødte jeg op den første dag, og heldigvis tog alle rigtig godt imod mig. Efter en kort rundvisning på apoteket og en kort introduktion til computersystemet, blev jeg allerede første eftermiddag kastet ud bag skranken! Med rystende stemme og stor frygt, lykkedes det mig at få ekspederet min første kunde. At stå ansigt til ansigt med fremmede mennesker i skranken, var slet ikke så slemt, som jeg havde frygtet. Kunderne er for det meste tålmodige, og heldigvis er man udstyret med et skilt, så det er tydeligt, at man er studerende. I begyndelsen var det rigtig svært at huske de forskellige lægemidler og holde overblikket over ekspeditionerne, men medarbejderne på apoteket var virkelig gode til at hjælpe, når jeg havde brug for det. Trods de mange lægemidler, man skal kunne huske, var den største udfordring dog at lære computersystemet at kende – der er simpelthen så mange funktioner!

Som en del af vores praktikophold på apoteket skulle vi lave medicingennemgange for apotekets kunder.▶

Ud I den Virkelige verden - i praktik som farmaceut

En medicingennemgang går ud på, at man kigger en patients medicinliste igennem og holder den op mod de sygdomme, patienten har. For hver type medicin patienten får, tjekker man, om den er det mest optimale for patienten, og om der gives den rette dosis.

Det er en svær opgave at mestre, men noget, man er klædt godt på til efter 4 års studier! I løbet af mit praktikophold fik jeg henvendelser fra fire kunder, som ønskede at få lavet en medicingennemgang. Jeg brugte en hel arbejdsdag på at lave medicingennemgang på den første kunde, som var en ældre mand. Han havde en lang medicinliste, og til tider kunne det virke uoverskueligt - men måske var det netop grunden til, at han havde meldt sig til en gennemgang af sin medicin. Sammen med en af apotekets farmaceuter førte jeg en samtale med den ældre mand omkring hans medicin. Under samtalen viste det sig, at den ældre mand var ret forvirret omkring sin medicin, men det kunne jeg heldigvis hurtigt rette op på.

Desuden viste det sig, at der var en del ændringer, som kunne laves, og i samråd med den ældre mand kontaktede jeg hans læge og foreslog disse ændringer.

Wow! Det var en rigtig fed følelse at kunne hjælpe et andet menneske. Det jeg havde brugt 4 år på at lære ude på uni, kunne rent faktisk bruges til noget konstruktivt!

Dagene gik efterhånden hurtigt, og før jeg kunne nå at se mig om, var de

første 9 uger på apoteket gået. Med tristhed måtte jeg sige farvel til, hvad der var blevet mine nye kollegaer, og jeg må efter opholdet sande, at arbejdet på et apotek indeholder meget mere, end jeg troede.

Hos praktiserende læge To uger af praktikopholdet foregik hos en praktiserende læge, i mit tilfælde lå lægehuset i Middelfart. Jeg var virkelig nervøs! Hvad ville alle lægerne sige til at have en farmaceutstuderende rendende rundt, og ville de overhovedet vide, hvad de skulle bruge mig til?

Inden opholdet havde jeg sådan håbet på, at jeg ville få lov til at overvære konsultationer – og det gjorde jeg i den grad også! Den første uge brugte jeg på at følge tre forskellige læger under konsultationer med deres patienter. Det var rigtig spændende at opleve lægernes verden fra den anden side af bordet.

Efter en uge på en stol ved siden af lægen, blev det dog lidt ensformigt, og jeg manglede udfordringer. Jeg fik derfor lov til at gennemse patientjournaler og lave medicingennemgange på nogle af patienterne med et stort medicinforbrug. Det var utrolig spændende og dejligt at kunne sidde i fred og ro og fordybe sig i patienter og medicin, og efter al denne fordybelse kunne jeg da

Baggrundsbillede: Kamille (Matricaria Chamomilla).

Har været brugt imod et hav af sygdomme, særligt imod kvindends underlivssygdomme. Artsnavnet “matricaria” betyder livmoder. I dag bliver den brugt mod søvnløshed og forkølelse.

Hjerneblod

2/2014

Baggrundsbillede: Kommen (Carum carvi).

En af de ældste lægeurter. Planten virker fordøjelsesfremmende og var i middelalderen almindelig brugt i madlavningen. I dag bruges den stadig i ost, brød og er smagsgiver i snaps.

også foreslå et par ændringer til lægerne, som de tog godt imod. Selvom lægerne i starten ikke helt vidste, hvad jeg kunne bruges til, fandt de ret hurtigt ud af det, og det gjorde blot, at jeg fik lov til at gå endnu flere patienters medicin efter i sømmene.

Klinikophold på to sygehus-afdelinger En uge af praktikopholdet foregik på Sygehusapotek Fyn. Vi var ti studerende sammen, så man kan roligt sige, at det var noget anderledes end de to foregående forløb. I forlængelse af praktikopholdet på sygehusapoteket skulle fire af ugerne tilbringes på to kliniske afdelinger. Jeg var så heldig at komme på Fælles Akut Modtagelsen (FAM) samt på Geriatrisk afdeling på OUH. Jeg havde helt fra starten rigtig store forventninger til netop det ophold, fordi netop den kliniske hverdag tiltrækker mig mest.

Den første dag på FAM fik jeg lov til at gå med en yngre læge rundt for at visitere patienter, som var kommet ind med ambulancen. Vi nåede rundt til en del patienter, og det var utrolig spændende at se, hvordan lægerne arbejder.

De efterfølgende dage fik jeg lov til at følge en sygeplejerske, en farmakonom og de kliniske farmaceuter på afdelingen. At følge de kliniske farmaceuter gav en rigtig god fornemmelse for, hvad det vil sige at være klinisk farmaceut på en afdeling. Vi fik lov til at følge med, når de

snakkede med patienter, lavede medicingennemgang og foreslog ændringer til lægen. Efterfølgende fik jeg selv lov til at lave medicingennemgang på patienter.

Det var utrolig grænseoverskridende at gå ind til patienterne og snakke med dem omkring deres medicin, men det var en grænse, som skulle overskrides!

Ikke alle læger tager lige godt imod forslag fra farmaceuter, men det er en udfordring, man må tage med i løbet.

Af den grund var det også en ekstra stor succesoplevelse, da jeg efter at have lavet min første medicingennemgang, foreslog en ændring i doseringen af noget medicin til en læge, som efterfølgende skrev et notat i journalen omkring mit forslag.

Jeg kan nu se tilbage på et veloverstået praktikophold. Jeg er helt klart blevet klogere på, hvad det vil sige at være farmaceut, og jeg er ikke længere i tvivl om, at jeg i høj grad kan anvende de ting, jeg har lært, i praksis, og nu med kun et halvt års speciale tilbage, er det rart at vide lidt mere om, hvad der ligger og venter lige derude i fremtiden.■

Ud I den Virkelige verden - i praktik som farmaceut

STUDENTERHUSET ER ÅBENT HVER DAG café læsepladser studierabat koncerter bibliotek foredrag studievejledning debat stand-up workshops fest ÅBNINGSTIDER Mandag-Onsdag kl. 10.00-22.00 Torsdag-Lørdag kl. 10.00-00.00 Søndag kl.

FØLG OS PÅ FACEBOOK facebook.com/StudenterhusOdense

Wivian Albrechtslund, 27 ĂĽr Har netop fĂŚrdiggjort sin kandidat i kemi

Hjerneblod 92

2/2014

Pleuromutilin: mit bachelor- og specialeprojekt, men ogsaa et

ANTIBIOTIKUM Af Wivian Albrechtslund

U

NDER FLERE FORSKELLIGE PROJEKTER HAR JEG SYNTETISERET NYE DERIVATER AF PLEUROMUTILIN. PLEUROMUTILIN ER ET ANTIBIOTIKUM MED MODERAT VIRKNING, SOM MAN ØNSKER AT ØGE VIRKNINGEN AF. I ØJEBLIKKET ANVENDES DET PRIMÆRT TIL VETERINÆRT BRUG OG ER FØRST FOR NYLIG BLEVET GODKENDT TIL BRUG TIL MENNESKER. DOG KUN TIL LOKALT BRUG.

Jeg valgte mit bachelor- og specialeProjektet lavede jeg hos Professor Poul projekt, fordi jeg kunne se en mening Nielsen. Undervejs fik jeg hjælp af både med det. Jeg kunne se, at mit bidrag ham og ph.d. studerende Ida Dreier, som ville kunne gøre noget, også arbejder med Et derivat er et stof, hvor man har pleuromutilin-projekhvad enten de stoffer, ændret en smule på den kemiske opbyg- tet. Under projektet var jeg fik syntetiseret i ning ift. det oprindelige stof. Dette laboratoriet blev testet jeg i laboratoriet og bedre eller dårligere arbejdede på lige fod kan gøres ved at udskifte enkelte end de pleuromutiatomer eller ved at tilføje flere atomer med de andre i gruplin-derivater, som vi pen (ph.d. studerende til det oprindelige molekyle. Håbet er, allerede kender. Hvis at den nye kemiske struktur vil fremme og post.docs. osv.). Det de blev testet bedre, betød, at ens hverdag forbindelsen aktivitet. ville det give en forallerede på bachelornemmelse af, hvilken niveau gik fra at være udviklingsretning det ville være godt at meget studiepræget gå i, og hvis de blev testet dårligere, ville (mange forelæsninger og lektioner) til man vide, det ikke var i den retning, man mange timer i laboratoriet. ▶ skulle fortsætte.

Pleuromutilin: Antibiotikum 93

Under mit bachelorprojekt, gik alt ikke, som tekstbøgerne sagde. Et af mine syntesetrin lignede meget et trin, som Ida Dreier lavede, men med en lille ændring i udgangsstoffet. Ændringen i udgangsstoffet gjorde, at den syntese, som virkede for hende, overhovedet ikke virkede for mig. Så de første par måneder af mit bachelorprojekt arbejdede jeg med det samme syntesetrin, og derfor lykkedes det mig kun at lave ét produkt i stedet for tre.

Derfor fortsatte jeg også mit projekt under min kandidat, i begyndelsen med et individuelt projekt, hvor jeg fik syntetiseret flere derivater. Da jeg stadig syntes, at projektet var fantastisk, sjovt og udfordrende efter så lang tid, valgte jeg også at skrive mit speciale om pleuromutilin. Specialet afleverede jeg i december 2013.

Lidt baggrundsviden om bakteriecellen og resistens For at kunne forstå, hvordan antibiotika virker, er man nødt til at kende lidt til opbygningen af en celle. Der findes to primære typer af celler, de prokaryote (bakterieceller) og de eukaryote (dyre-, plante-celler). De prokaryote celler har i modsætning til de eukaryote ingen cellekerne. Det betyder, at DNA’et i den eukaryote celle ligger beskyttet i en kerne, mens DNA’et i den prokaryote celle ikke er omgivet af en cellekerne, men ligger i en region af bakterien, kaldet nukleoidet. Herudover består bakteriecellen af en cellemembran, en cellevæg, plasmider og ribosomer. En cellevæg beskytter cellen mod ydre påvirkninger. Plasmider er ekstra DNA, som bakterien kan få fra andre bakterier og hjælper bakterien med at overleve. Et ribosome er et cellulært kompleks, som oversætter RNA til protein. Det består af Hjerneblod 94

2/2014

2 dele, den store og den lille subunit og er opbygget af RNA og små stykker proteiner, kaldet ribo-proteiner. Ribosomet er bindeledet mellem gener og protein.

Det centale dogme, dvs. transkriptionen fra DNA til RNA , hvorefter RNA oversættes til protein af proteinerne, er en meget kontrolleret proces. I eukaryote celler er de to processer skilt ad pga. cellekernen, som DNA’et ligger inden i.

I prokaryote celler kan transskriptionen og translationen foregå på samme tid.

Se figur 1, for en oversigt over en bakteriecelle, samt oversættelsen af DNA til protein.

Bakterier er hurtige til at tilpasse sig nye miljøer og erhverve nye egenskaber.

Det skyldes bl.a. bakteriernes hurtige replikation (hvor hurtigt de deler ▶

figur 1

Pleuromutilin: Antibiotikum 95

sig) Den hurtige replikation gør, at der fra andre bakterier, kaldes konjugation. hurtigere sker mutationer i bakteriens Plasmider er små cirkulære stykker DNA, arvemateriale. Mutationer er fejl i DNAet som ikke er en del af arvemassen, men i forhold til den originale version. Nogle som giver bakterien ekstra muligheder mutationer kan være for overlevelse.

Det centrale dogme gavnlige for bakterien, for hvis et stykke I en celle er det cellens DNA, som udgør Antibiotika kan den samlede arvemasse.

Derfor er al cellens af DNAet ændres, vil virke på 5 forskellige hele processen frem information ”gemt” her. Denne information måder; hæmning af ”oversættes” til proteiner ved først at blive cellens metabolisme, til proteinet blive kopieret til et RNA-molekyle. Denne proces hæmning af syntesen anderledes, fordi originalen er ændret. kaldes transkription. Dette stykke RNA af den bakterielle Derfor vil man i sidste oversættes derefter videre til proteiner vha. cellevæg, interaktion processen translation, som foregår i riboende få dannet et med plasmamemsomet inde i cellen. Herefter er proteinet protein, der afviger branen, forstyrrelse klart til at fungere til sin helt skræddersyede af protein-syntesen fra det oprindelige. opgave. Det centrale dogme beskriver lige Normalt kunne et og hæmning af hhv. antibiotika måske netop denne oversættelse og er hovedsætningen transkriptionen og virke ved at gå ind inden for molekylærbiologien. Samtidig med replikationen. og blokere et sted at DNAet kan blive oversat til proteiner, er i proteinet, men da Pleuromutilin virker der også brug for at lave kopier af DNAet proteinet ikke læng- til identiske DNA-strenge til nye celler. For ved at forstyrre proere er præcis identisk uden mere DNA kan cellen ikke lave flere teinsyntesen. Det gør er det ikke muligt, det ved at binde til proteiner, og så vil cellen ganske enkelt dø. da antibiotikummet Denne proces kaldes replikation og er også en den store ribosomale binder dårligere. Bak- del af det centrale dogme. subunit, og når pleuterien bliver derfor romutilin er bundet, ikke længere påvirket kan RNA’et ikke binde af antibiotikummet. Andre mutationer til ribosomet og blive oversat til protein. kan være skadelige for bakterien og Bakterier er hurtige til at tilpasse sig nye bevirker, at den ikke længere kan overmiljøer og erhverve nye egenskaber. Det leve i det miljø, hvor den ellers hører til. skyldes bl.a. bakteriernes hurtige replikation (hvor hurtigt de deler sig). Den Mutationer er ikke den eneste måde, hurtige replikation gør, at der hurtigere hvorpå bakterier kan udvikle resistens. sker mutationer i bakteriens arvemateDe kan også få nyt genetisk materiale riale. Mutationer er fejl i DNAet i forhold ved at inkorporere frie DNA-sekvenser til den originale version. Nogle mutai deres egen arvemasse, dette kaldes tioner kan være gavnlige for bakterien, transformation. De kan også få overført for hvis et stykke af DNAet ændres, vil gener, hvis bakterien inficeres af bakhele processen frem til proteinet blive teriofager, dette kaldes transduktion. anderledes, fordi originalen er ændret.

Desuden kan de få overført plasmider Derfor vil man i sidste ende få dannet et Hjerneblod 96

2/2014

protein, der afviger fra det oprindelige.

Normalt kunne et antibiotika måske virke ved at gå ind og blokere et sted i proteinet, men da proteinet ikke længere er præcis identisk er det ikke muligt, da antibiotikummet binder dårligere.

Bakterien bliver derfor ikke længere påvirket af antibiotikummet. . Andre mutationer kan være skadelige for bakterien og bevirker, at den ikke længere kan overleve i det miljø, hvor den ellers hører til.

Mutationer er ikke den eneste måde, hvorpå bakterier kan udvikle resistens.

De kan også få nyt genetisk materiale ved at inkorporere frie DNA-sekvenser i deres egen arvemasse, dette kaldes transformation. De kan også få overført gener, hvis bakterien inficeres af bakteriofager, dette kaldes transduktion.

Desuden kan de få overført plasmider fra andre bakterier, kaldes conjugation.

Plasmider er små cirkulære stykker DNA, som ikke er en del af genomet, men som giver bakterien ekstra muligheder for overlevelse.

Antibiotika kan virke på 5 forskellige måder; hæmning af cellens metabolisme, hæmning af syntesen af den bakterielle cellevæg, interaktion med plasmamembranen, forstyrrelse af protein-syntesen og hæmning af hhv. transkriptionen og replikationen.

Derfor er antibiotikum vigtigt De mange måder bakterierne kan øge deres chancer for at overleve, gør, at der hele tiden kommer nye resistente stammer til. Det er derfor vigtigt, at der hele tiden bliver udviklet nye antibiotika eller andre medikamenter, som kan hæmme bakteriernes vækst.

På sygehuse, hvor der er mange forskellige infektioner, kan resistente bakterier hurtigt sprede sig. Det kan bl.a. skyldes manglende hygiejne, både blandt patienter og personale. Derfor er det vigtigt, når det gælder infektioner at benytte antibiotika rigtigt, den rigtige mængde og i lang nok tid, så man er sikker på, at infektionen er helt væk.

Hvis man kun behandler infektionen til symptomerne er væk, vil der ofte være bakterier tilbage, som er lidt sværere at bekæmpe, da de jo overlevede den første omgang antibiotika. Hvis man så starter en ny behandling op, skal der nu andre midler til at bekæmpe den samme infektion, da bakterien nu kan modstå den tidligere givne antibiotika. Det er derfor vigtigt, at have flere forskellige muligheder til at bekæmpe infektioner.

Hvis der ikke bliver udviklet nye antibiotika, og vi ikke bruger den allerede udviklede antibiotika rigtigt, risikerer vi at vende tilbage til tiden inden opdagelsen af antibiotika. Her kunne infektioner, såsom blærebetændelse og lungebetændelse, som vi let kan behandle i dag, tage livet af én. ▶

Pleuromutilin: Antibiotikum

97

Antibiotikummet pleuromutilin Pleuromutilin blev første gang isoleret af Frederick Kavanagh m.fl. i 1951 fra svampene Clitopilys Scyphoides og Pleurotus Passeckerianus, som et hvidt krystal. Da de testede krystallet for at se, om det hæmmede bakteriel vækst, fandt de, at det hæmmede grampositive bakterier, og senere fandt man ud af, at pleuromutilin også hæmmer væksten af mycoplasma. I de efterfølgende år fandt man ud af strukturen af pleuromutilin.

Da man først kendte strukturen, begyndte man at lave studier for at optimere stoffet, samt finde ud af hvilke funktionelle grupper der kunne modificeres uden at stoffet mistede sin aktivitet. Se strukturen af pleuromutilin på figur 2.

der ingen antibakteriel aktivitet. Ud fra disse studier fandt man stoffet tiamulin, se figur 3. Selvom tiamulin blev opdaget i 1970’erne, bruges det stadig i dag til veterinært brug. Senere er andre pleuromutilinstoffer blevet udviklet, og i 2007 blev stoffet retapamulin godkendt til brug til mennesker, dog kun til brug på huden. Strukturen af retapamulin kan ses på figur 3.

Gennem flere studier fandt man ud af, at det bedste sted for optimering var at lave modifikationer ved den primære alkohol (markeret med rød cirkel), dog skulle estergruppen stadig være tilstede (markeret med grøn cirkel), ellers var

Pleuromutilin er et bakteriostatisk antibiotika, idet det hæmmer væksten af den bakterielle infektion, så værtens eget immunforsvar kan bekæmpe infektionen. I modsætning til bakteriocide antibiotika, som selv slår bakterien ihjel.

Pleuromutilin er et bakteriostatisk antibiotika, idet det hæmmer væksten af den bakterielle infektion, så værtens eget immunforsvar kan bekæmpe infektionen. I modsætning til bakteriocide antibiotika, som selv slår bakterien ihjel.

Forklaring på gram positive bakterier og mycoplasma

gramnegBakterier deles op i grampositive og mpositive ative bakterier. Forskellen er, at gra es for bakterier bliver farvet, når de udsætt , at ldes sky en iod-kaliumiodid opløsning. Det omgivet de grampositives plasmamembran er ive af en tyk cellevæg, mens de gramnegat af en bakteriers plasmamembran er omgivet æg.

Hans Christian Joachim Gram tynd cellevæg og herefter en ydrecellev læge Navngivningen kommer fra den danske opfandt Hans Christian Joachim Gram, som farvningsmetoden. nogen Mycoplasma er bakterier, som ikke har cellevæg.

98

Figur 2: Strukturen af pleuromutilin,

hvor esteren er markeret med grønt, og den primære alkohol er markeret med rødt

Figur 3: Strukturen af tiamulin og retapamulin

Mit projekt Mit projekt går ud på, at jeg syntetiserer forskellige derivater af pleuromutilin.

Det gør jeg ved at lave forskellige stoffer, som indeholder en terminal alkyn (trippelbinding), som kan ”click’es” sammen med pleuromutilin. Herefter kan stofferne testes ved footprinting-studier, som kan vise, hvor godt de syntetiserede pleuromutilin-derivater virker som antibiotika.

alkohol, hvilket som sagt, er det bedste sted for optimering af pleuromutilin.

Modifikationerne er baseret på nukleobasen guanin. Guanin er en af de fire baser, som er byggestenene til vores DNA. De fire baser er adenin, cytosin, guanin og thymin. Andre i Poul Nielsens forskningsgruppe har lavet derivater med baserne adenin, cytosin, thymin og uracil. ▶

De modifikationer, jeg laver på pleuromutilin, er alle lavet på den primære Pleuromutilin: Antibiotikum

99

Click-kemi En af fordelene ved mit projekt er, at det tager udgangspunkt i det, der i daglig tale hedder click-kemi, nærmere bestemt en specifik reaktion, som kaldes en Huisgens 1,2,3-dipolær cykloaddition. Click-kemi går ud på, at man har en terminal alkyn (trippelbinding) og et azid (tre nitrogener), som ved hjælp af en katalysator kan omdannes til en triazolring, markeret med en rund ring på figur 4. Det er en meget nem reaktion at udføre. Den tager normalt 30-90 minutter i en mikrobølgereaktor, giver ofte højt udbytte, og så foregår reaktionerne i vand.

Man kan lave to forskellige regio-isomerer af triazolringen, den 1,4- og den 1,5 substituerede. Se de to regioisomerer, som kan dannes på figur 5. Man kan styre hvilken af de to forbindelser, man vil have dannet, alt efter hvilken katalysator man bruger. Bruger man en kopper-katalysator, får man

dannet den 1,4-substituerede regioisomer. Hvis man derimod bruger en ruthenium-katalysator, får man dannet den 1,5-substituerede regioisomer. Alle de click-reaktioner, som jeg har lavet, har været 1,4-regioisomerer.

Et af de stoffer, som jeg har syntetiseret ved brug af click-kemi, kan ses på figur 6. Det er pleuromutilin med en triazolring, hvor der er en 3-carbon-linker imellem triazolringen og guanin.

Fordelen ved click-kemien ift. pleuromutilin er, at det er nemt at omdanne den primære alkohol (markeret med rødt på figur 7) til et azid, og derfor er det nemt at click’e aziedet sammen med andre stoffer, så længe de indeholder en terminal alkyn. ▶

Figur 4: Click-reaktionen mellem pleuromutilin-azidet og en terminal alkyl, som giver en triazolring

(markeret med en ring). R angiver en hvilken som helst gruppe, som kan sidde på den terminale alkyn.

100

Hjerneblod

2/2014

Fakta om click-kemi

Click-kemi eller click-chemistry, er en (kendt) betegnelse for en række reaktio nstyper, som skal opfylde en række kriterier. Kriteriern e er bl.a., at reaktionerne skal kunne bru ges på en bred vifte af forskellige funktionelle grupper, give høje udbytter, skal foregå under simple reaktionsbetingelser og ikke må være sensitive overfor van d eller oxygen. Kriterierne blev opstille t af K. B. Sharpless, M. G. Finn og H. C. Kolb i 200 1, som samtidig viste, at det er muligt at lave en lang række reaktioner under disse kriterier, herund er Huisgens 1,2,3-dipolær cykloadditi on, som jeg brugte i mit projekt.

Faktisk har det forlydt, at K. B. Sha rpless, M. G. Finn og H. C. Kolb var frontløbere til nobelprisen i kemi i 2013 for opfindelsen af click-kemi. Dette har man ikke kunnet få bekræftet, da alle nomineringer holdes hemmelige. Sel vom de måske var nominerede, vandt de ikke prisen, i stedet gik den til M. Karplus, M. Levitt og A. Warshel for ”the development of multiscale models for complex chemical systems".

Figur 5: De to regioisomerer. Den 1,4-substituerede til venstre og den 1,5-substituerede til højre Figur 6: Et af de syntetiserede stoffer, som indeholder guanin

Figur 7: Ved at omdanne

alkoholen (markeret med rød på pleuromutilin-molekylet til venstre) til et azid (markeret med rød på pleuromutilin-molekylet til højre), gør man pleuromutilin klar til click-kemi.

Pleuromutilin: Antibiotikum

101

Testning af stofferne Et er at fremstille en række molekyler i et laboratorium, men hvis man ikke tester dem, ved man ikke, om de er bedre eller dårligere end allerede kendte stoffer.

Måden, vi tester stoffer, der er blevet syntetiseret, er gennem metoden footprinting. Med denne metode kan man se, hvordan ens derivat binder til og beskytter specifikke steder i ribosomet.

Jo bedre stoffet binder til ribosomet, jo bedre forhindrer det ribosomet i at translatere RNA’et, og jo bedre det binder og hindrer translationen, jo bedre hindrer det bakteriens vækst. Desuden testes stoffer ved MIC (minimum inhibitory concentration). Ved at teste

de fremstillede derivater med både footprinting metoden og MIC-metoden, giver det et godt billede af, hvor godt et antibiotikum det nye derivat er.

Stofferne, som jeg har syntetiseret, er i øjeblikket ved at blive testet, og vi ved derfor endnu ikke, om de virker bedre eller dårligere end de stoffer, som vi allerede har testet. Når resultatet for testningen er kommet, kan vi bedre sige, hvordan vi eventuelt kan optimere mere på stoffet og få et endnu bedre resultat.

Forhåbentlig får vi med tiden lavet nye antibiotika, der er bedre end dem, vi allerede kender, fordi der ikke vil være udviklet resistens imod dem. ■

minncentration (oversat: co ry to bi hi in um im Min ) er en måde at måle mmende koncentration

s MIC imum hæ kterier. Et antibiotika ba af g in mn hæ s ika antibiot r skal til af høj koncentration, de er ell v la or hv ler æl rt kst. fo mmer en bakteries væ hæ gt nli sy t de r fø stoffet,

Hjerneblod 102

2/2014

MØRKT LYS VEJEN MOD NANOSTRUKTUREREDE SOLCELLER Af Daniel Bøgh Drasbæk

Hjerneblod 104

2/2014

Mørkt Lys 105

D

e seneste ti år har vi set en stor stigning i interessen for grøn energi. Nok især med udgangspunkt i bekymringen over den globale opvarmning og de begrænsede mængder af fossile brændstoffer. Et af de mest lovende alternativer er solceller. Men solceller er endnu ikke effektive nok til at erstatte fossile brændstoffer. Hvis man vil et skridt nærmere dét mål, må man reducere mængden af tabt energi.

Lige nu udnytter vi typisk blot omkring 15 % af solenergien, det tal skulle gerne blive noget højere i fremtiden.

Det kan bl.a. gøres ved at reducere refleksionen af solcellens overflade og dermed minimere tabet af energi. Man kunne også sige, at vi skal blive bedre til at fange lys med vores solceller. Det kan man gøre ved at ændre på solcellens nanoskopiske struktur, og det er lige netop, hvad vi arbejder med i mit projekt.

Hjerneblod

106

2/2014

Dannelsen af den nanostrukturerede overflade kan laves ved hjælp af anodisering (se faktaboks 1). Det første forsøg, vi lavede, var med aluminium, da rent silicium kan være ret kostbart.

Anodiseringen af aluminium vil efter 24 timer resultere i en oxideret overflade, der ikke – som man umiddelbart ville tro - er kaotisk, men derimod meget struktureret. Hvorfor denne selvorganiserede struktur opstår, ved vi stadig ikke, men et godt bud er, at det skyldes en form for ligevægt mellem dannelsen og opløsningen af aluminiumsoxid.

Den struktur, der dannes i processen, kan karakteriseres som nanoporer, der er arrangeret i et hexagonalt mønster.

Selvom vi har kendt til aluminiumoxid siden begyndelsen af 1900-tallet, opdagede man først denne påfaldende struktur så sent som 1995.

Ved hjælp af en ganske simpel opsætning lavede vi denne anodisering og opnåede rigtig gode resultater. De kan ses på figur 1a og 1b. Det er meget tydeligt, at hver eneste pore er omringet af seks andre porer og danner et hexagonalt mønster. Den gennemsnitlige afstand mellem disse porer er i øvrigt 104 nanometer.

I projektet var ideen at fortsætte denne oxidering ned i silicium. Hvis det er muligt at overføre denne nanostruktur til silicium, kan man nemlig hæve effektiviteten i solceller betydeligt.

Processen er i sig selv nem at beskrive.

Ved at lægge et tyndt lag aluminium på en siliciumoverflade kan man, når man anodiserer, fortsætte processen ned igennem grænseoverfladen. Desværre er det ikke helt så enkelt, som det lyder.

Denne proces forudsætter nemlig, at der slet ingen urenheder er i grænsefladen mellem aluminium og silicium, så der er fuld kontakt mellem dem.

Vi måtte derfor ’dampe’ aluminiummet på overfladen ved at anvende en teknik kaldet ion-sputtering (se faktaboks 2).

Men det var ikke helt ligetil.

Mørkt Lys 107

siliciumsprøven. Det var desværre ikke muligt at skabe en helt perfekt grænseflade mellem aluminiumsfilmen og siliciummet. Men vi fortsatte ikke desto mindre forsøget. For at ændre overfladen i en mere favorabel retning varmede vi bl.a. prøverne til 450 grader i en argonatatmosfære i ikke mindre end 90 minutter. Det er faktisk aldrig prøvet før, og det gav overraskende gode resultater. Vi arbejdede videre med overfladen, anodiserede i samme syre men ved en lavere spænding.

Normalt bruger man ion-sputtering til at lægge mellem 0,05 til 0,1 mikrometer på en overflade. Men vi havde brug for at lægge hele 2 mikrometer på siliciummet. Problemet var, at aluminiumsfilmen nogle steder gav slip på overfladen, så der ikke var den nødvendige kontakt mellem aluminiumsfilmen og

Hjerneblod 108

2/2014

For at undersøge om anodiseringen var fortsat igennem grænseoverfladen og ned i siliciummet, anvendte vi et elektronmikroskop. Et almindeligt lysmikroskop er ikke nok, da strukturen er i nanostørrelse og umulig at evaluere ved hjælp af lys og med det blotte øje.

For at give læseren en forståelse af, hvor små størrelser, der arbejdes med, kan der sammenlignes med den gennemsnitlige tykkelse af et menneskehår, som er 0,1 mm. Diameteren af de porer, som bliver dannet ved anodiseringen af aluminium er omkring 10 nm.

Denne diameter er altsa så lille, at man skal opdele tykkelsen af et menneskehår i 100.000 stykker for, at det vil kunne passe ned i en af porerne!

Elektronmikroskopet ’ser’ ved hjælp af elektroner i stedet for almindelig lys. Det betyder, at der skal trækkes en strøm over prøven, når den observeres i elektronmikroskopet. Da hverken aluminium- eller siliciumoxid er ledende materialer, er det nødvendigt at tilføre et tyndt lag guld til overfladerne, så de kan lede strømmen væk. Hvis man ikke gør det, bliver prøverne sandsynligvis beskadiget og ubrugelige. Ikke desto mindre skulle denne guldcoatning give os problemer. Prøverne skulle dækkes med 500 Å guld (1 Å = 10·10-10m), men porerne i de anodiserede prøver var ikke mere end 200 Å dyb. Det betød, at vi nærmest fik den omvendte effekt.

Hvor der skulle have været porer fik, vi i stedet kupler. Kuplerne kan ses tydeligt i figur 3 og 4. Kuplerne kunne vi ikke bruge til noget, da de ikke hjælper med til at effektivisere effektiviteten i solcellerne.

Resultaterne fra mit bachelorprojekt viser, at vi har mulighed for at lave en delvis anodisering ned gennem grænsefladen og ind i siliciummet.

Resultaterne var ikke perfekte, men det ser ud som om, at vi med et mere intensivt arbejde og grundig forskning faktisk kan perfektionere processen.

Hvis det lykkes for os, vil det i fremtiden være muligt at anvende denne struktur til at danne søjler af siliciumcarbid i overfladen gennem en katalyseret proces. Søjlerne vil dermed være i kontakt med silicium i bunden, hvad der vil øge effektiviteten af solcellen betydeligt.

Men før denne katalyseproces er mulig, skal vi lave en såkaldt barrierefortynding.

Mørkt Lys 109

Denne barrierefortynding udfører man ved hjælp af en anodisering ved en meget lav spænding. Den proces danner meget små porer i bunden af de store porer, som gør det muligt at se bort fra barrierelaget i bunden af porerne.

Derudover er det også nødvendigt at udføre såkaldt wet-etching for at fjerne siliciumoxidet ved hjælp af den middelstærke flussyre, som efterlader siliciummet og siliciumcarbidet intakt (se en skematisk illustration af denne proces i figur 3): Til sidst et eksempel for at give læseren en forståelse af, hvor mange gange større overfladen bliver ved at udføre denne anodisering: Efter afslutningen på mit bachelorprojekt foretog vi en approksimativ måling af overfladen ved hjælp af adsorption af nitrogengas.

Hjerneblod 110

2/2014

Prøven havde et mikroskopisk areal på 0,81 m2 på trods af, at selve prøvens makroskopiske areal har været ca. 0,3 x 10-5m2. Med andre ord så har anodiseringen bevirket, at arealet er blevet øget med en faktor 270.000. Prøv lige at tænke lidt over det…

MØRKt Lys Et bachelorprojekt i FYSIK Se den på Videnmasse.dk

111

6ETJHU 0WFS

CZFOT UBHF QÌ CFT H IPT 0EFOTF

0CTFSWBUPSJVN

Af Mie Thorborg Pedersen

S

KYERNE HAVDE LAGT SIG LET HENOVER OVER BYEN - MÅSKE I MERE END ÉN FORSTAND. ALLIGEVEL VAR VI EN LILLE FLOK FYSIKSTUDERENDE, DER SAMMEN MED LEKTOR MICHAEL LOMHOLT FRA SYDDANSK UNIVERSITET MÅTTE AFSTED OG NÅ AT OPLEVE ODENSE OBSERVATORIUM.

112

Hjerneblod

2/2014

Udsigt over byens tage 113

Odense Observatorium ligger på skoleelever og nysgerrige sjæle få et Munkebjergskolen og har gjort det glimt ud i himmelrummet. siden 1934. Det var den velhavende doktor og amatørastronom Seligmann Desværre vil Odense Kommune nu fra Middelfart, der lukke observatoriet. testamenterede Da varslet om sidste sin fornemme chance for at opleve stjernekikkert fra det gamle odenseanomkring 1880’erne ske observatorium lød, til Odense fik vi hurtigt arrangeret Skolevæsen. Det en lille ekskursion blev begyndelsen sådan et unikt obserpå Odense Observatorium måtte vi bare vatorium, selvom opleve! Ikke kun fordi det dog tog hele vi er fysikstuderende, 17 år at finde ud af, Odense Munkebjergskole 1934 der er tossede med at den fine kikkert planeter og stjerner, skulle være en del af et skole- og folkemen også fordi stjerner, planeter og obervatorium - landets første skoleobmørket taler til noget i os alle sammen. servatorium!

Som H.C. Andersen skriver i et af hans eventyr: “Et Stjerneskud lyste, og DrenPå den dengang nye Munkebjergskole gens Tanker vare i samme Nu fra Jordens blev der bygget et rigtigt observatoriDunster, heelt oppe ved det lysende um i form af en roterende kuppel i et Meteor. Himlens Stjerner blinkede, det tårn til ære for stjernekikkerten. I den var, som om der hang lange Guldtraade lokale avis, Fyens Stifstidende, kunne fra dem ned til vor Jord. “Flyv med mig!” man ved indvielsen i 1934 læse om sang og klang det lige ind i Drengens fynboernes stolthed ved at sætte kurs Hjerte”.

“Mod Stjernevrimlen”. På forsiden lød det “Nu skal Odenseanerne til at hæve sig over Dagliglivets Sorger og Byrder. Ved hjælp af den store Kikkert paa Munkebjergskolen vil vi svinge os ud i himmelrummet og gaa paa Opdagelse blandt Maanens kolde Bjerge”.

Dengang var kikkerten Danmarks tredjebedste kikkert. Det er den ikke længere, men i alle disse år har den i Odense Observatoriums tjeneste ladet Hjerneblod 114

2/2014

I skolegården blev vi mødt af obserTrods de dårlige vejrudsigter var det vator Erik Clausen, der skulle have os som om, den gamle Uranus var med os. med på aftenrejse ud i nattehimlen. Erik I hvert fald var stjernerne over os beClausen har passet gyndt at tindre frem, og det gamle observatoErik Clausen mindede os rium i 47 år, hvor den om, at vi hellere måtte gamle kikkert er bleskynde os, inden skyerne vet pudset, malet og i horisonten ville dække holdt i gang. Imens hele himlen - man ved jo har besøgende fået aldrig med det danske fortalt eventyr om vejr… stjerner, planeter og fået afkræftet skrøner Oppe i observatoriets og misforståelser om, kuppel blev vi mødt af hvad der foregår ude et smukt syn. Dér i det i universet. Denne dæmpede glødelampeaften skulle det vise skær stod det gamle sig, at fysikstuderenteleskop, og messingen de også kunne lære skinnede af stolthed fra noget oppe i den en tid, hvor håndværk og Kikkertens urværk roterende kuppel naturvidenskab gik hånd og få “øjne så store som Rundetårn”.

i hånd. Der lød en stille snurren - det var kikkertens urværk. Erik Clausen forklarede, at det var et 29 kg tungt lod, der var trukket op. Urværket får kikkerten til at rotere modsat jordens bevægelse, der sammen med det, at kikkertens ene akse er parallel med jordens rotationsakse, får kikkerten til at følge himmellegemernes dans henover nattehimlen. Sådan en opstilling kaldes parallaktisk.

Erik Clausen tog fat i den store kikkert og begyndte at skrue på forskellige messingrør og hive i snore, imens han fortalte, at han ville vise os planeten Jupiter, som befandt sig lige over os - den mest klare stjerne på himlen denne aften. Waow tænk sig, hvad alle vi fysikstuderende gik og troede, var en kraftigt lysende stjerne i ▶ Udsigt over byens tage 115

Jupiters Atmosfære består hovedsageligt af Brint og helium, der danner skybælter parallelt med ækvator.

Jupiter har 67 måner (bekræftet) og er dermed den planet i solsystemet med flest måner. Det er kun muligt at observere 4 af månerne i kikkerten. Den inderste af månerne, IO, har en omløbstid på 16 timer og er derfor ofte i skyggen af Jupiter. De tre små prikker vi derfor observerede i kikkerten har med god sandsynlighed været Europa, Gallisto og Ganymedes.

Kikkerten i Odense Observatorium

Hjerneblod

2/2014

virkeligheden, var planeten Jupiter! Vi fik lige tjekket med “Google Sky Map”, at Erik Clausen faktisk talte sandt. Da der var blevet stillet skarpt, og den værste dug var forsvundet fra linsen, kunne vi på skift se ind i kikkerten og ud i verdensrummet. Dér, ca. 700 millioner kilometer borte, kunne vi se Jupiter og tre små prikker, der var tilhørende måner! Derudover lod den gamle kikkert os observere Jupiters atmosfæriske skybælter. Hvilket syn!

For at se ind i kikkerten måtte man sidde på knæ, da kikkerten er 2,4 m lang, og Jupiter står højt på himlen i marts måned. Længden, dvs. kikkertens brændvidde, er sammen med den store linse på 162 mm i diameter med til at skabe en forstørrelse på op til 600 gange. Det er dog ikke muligt at udnytte kikkertens fulde potentiale på grund af urolig atmosfære i Danmark og byens lysforurening. Denne aften lykkedes det at se Jupiter forstørret omkring 60 gange!

Vi tog allesammen fra det lille observatorium med en glæde over de mange gode historier, vi havde fået med os, og så havde vi set selveste Jupiter og dens måner! Erik Clausen havde ret - skyerne i horisonten var nu ved at dække hele himlen over byen, ligesom en bedrøvelse også gled hen over os. Nu skulle det være slut med Odense Observatorium, slut med at se ud i nattehimlen under forskellige årstider og nærme os stjernerne fra Odense. Det virker dybt mærkeligt, når Odense Kommune så gerne vil have, at Odense skal være H.C. Andersens eventyrby. Hvori består eventyret, når der for 55.000 kr. om året, ikke er råd til at lade byens borgere, elever og studerende se ud over Odenses himmelhvælving? ■

Baggrundsbilleder: kobberstik (grafisk dybtryksteknik ) fra 1731. De er skænket til observatoriet af overlæge Poul Bjerre Hansen Odense Sygehus i 1985. Billederne pryder væggene rundt i observatoriet.

Udsigt over byens tage 117

Om lysten til at

forske, om

biofysikken, det smukke i

det enkele og

det komplekse Af Morten Christensen

Hjerneblod 118

2/2014

“Mælk, en vidunderlig kompleks opløsning.

Man skulle næsten tro, at en så almindelig hverdagsting som mælk ville være noget, vi allerede ved næsten alt om, men det er faktisk ikke tilfældet”

Fedtkugle

Kaseinmicelle

Om Lysten Til At Forske, om Biofysikken, det smukke i det enkle og det komplekse

119

D

A JEG STARTEDE PÅ UNIVERSITETET, VAR MIT FOKUS PRIMÆRT PÅ, HVILKET JOB JEG SÅ MIG SELV I, NÅR JEG ENGANG VAR FÆRDIG. EFTER 9 ÅR HERUDE HAR JEG ERFARET, AT DET ER VIGTIGERE AT HOLDE MOTIVATIONEN GÅENDE. SÅ FØLES DET AT MØDE PÅ ARBEJDE TIDLIGT OG BLIVE SENT OM EFTERMIDDAGEN IKKE SOM EN PLIGT, MEN ET VIDUNDERLIGT PRIVILEGIUM. Hvilket job ser jeg mig selv i, når jeg er færdig? Det var det første spørgsmål, jeg stillede mig selv, da jeg i 2003 stod over for et eksistentielt livsvalg. Jeg havde valget mellem at fortsætte en karriere som sergent i hæren, et job jeg havde haft siden jeg trak nummer 394 i værnepligten, eller vende tilbage til den retning jeg valgte på gymnasiet (dengang hed det iøvrigt matematisk linie).

Da jeg gik i gymnasiet, havde jeg en stor interesse for kemi, fysik og biologi, ja jeg vil nærmest sige, det var de eneste timer, jeg interesserede mig for. Hvor den interesse kom fra, er jeg ikke klar over. Måske ved et tilfælde, eller måske fra de mange inspireren-

Hjerneblod 120

2/2014

de lærere, der i løbet af mit skoleliv har formået at holde min interesse for faget kørende. Da jeg skulle træffe mit valg om studieretning, prøvede jeg at forestille mig, hvilket job mit valg ville ende med, og det overraskede mig, at jeg faktisk ingen anelse havde om, hvad en kemiker lavede til daglig. Selvfølgelig havde jeg da hørt om firmaer som Novo Nordisk og Cheminova, men hvad der skete på en almindelig arbejdsdag, havde jeg ingen anelse om. Det eneste billede, jeg havde, var fra tv, så jeg prøvede at se mig selv som videnskabsmand i et laboratorium fyldt med farverige rundbundede kolber, hvor jeg hver dag kom og blandede nye farver frem. Eller hvordan jeg stående ved

en sort tavle fyldt med matematiske og fysiske formler, sammen med mine kollegaer fandt en kur mod den nyeste trussel mod menneskeheden.

Virkeligheden er selvfølgelig en smule anderledes, og jeg er siden blevet en smule klogere på, hvad både en kemiker, biokemiker, molekylær biolog, fysiker eller biofysiker typisk går og laver til daglig (ja kære børn har mange navne). Jeg er især blevet opmærksom på, hvor ens vi egentligt arbejder, selvom indholdet i vores arbejde er meget forskelligt.

alisering af mælkeproteiner, er jeg blevet meget mere sikker på, at jeg i biofysikken, har fundet min hylde, og synes det føles helt naturligt, at jeg endte, hvor jeg er.

BIOFYSIK - EN SIMPLERE MODEL

”Prøv at forestil jer den simpleste model af en helt almindelig celle” Ole G. Mouritsen

Det spørgsmål har jeg hørt centerets leder, Ole, stille gymnasiestuderende på besøg i vores laboratorier Jeg troede tidligt i studiet, at jeg mange gange. Forslagene efter en skulle læse kemi, men efterhånden dag i laboratoriet er typisk: en sfærisk som jeg kom længere i min uddanbeholder med en cellekerne, et lipidnelse fandt jeg ud af, lag med nogle proteinat biofysik var det helt er og til sidst forslag til Ydre rigtige for mig. Den et indhold. Efterfølgenlangsomme overgang de tegner Ole en cirkel fra kemi til uorganisk på tavlen og siger: ”her, kemi og videre over i så er der noget inden i Indre biofysik blev først rigtig og noget udenfor!”. klar for mig, da jeg lagde mærke til, hvilke Det eksempel er et af fag jeg i mine semestre de første, jeg kommer valgte fra, og hvilke jeg til at tænke på, når jeg valgte til. Ja nærmest stik imod modskal forklare nogen, hvad biofysik i erne politik, fandt jeg først sent i mit virkeligheden er - brugen af fysikken studie ud af, hvad der interesserede og fysiske modeller til at beskrive bimig mest. ologien gennem en reduktion af kompleksitet, indtil vi kun ser lige præcis Det kan have været rent tilfælde, de parametre, der er afgørende for at at jeg endte som en del af den første beskrive det fænomen, man ønsker at årgang af Nanobioscience (2004) på undersøge.

SDU i Odense. Men nu, hvor jeg er ved at afslutte en PhD i biofysik ved Men hvad betyder det så? Jo, at MEMPHYS (Center for Biomembrane man ved nogle systemer slet ikke har Physics) med et projekt om visubrug for at beskrive hver enkelt komOm Lysten Til At Forske, om Biofysikken, det smukke i det enkle og det komplekse

121

ponent, men kan nøjes med at betragte et meget simplere system og gennem en forståelse af det simple lære noget om det mere komplekse.

Det første eksempel, jeg har valgt, er en celle, der beskrives som et indre og ydre adskilt af en barriere. Selv om systemet er meget enkelt giver det en forklaring på nogle af de første parametre, vi kan måle ved en celle. Det er f.eks. forskel i pH mellem indre og ydre, og reaktioner kan foregå separat i de 2 områder.

Modeller giver selvsagt ikke altid det fulde billede, men man kan se signifikante parametre, der kan have betydning for det virkelige system. Af og til endda så vigtige parametre, at de kan beskrive næsten hele systemets opførsel. Ved at udbygge sin simple model kan man så få den til at beskrive mere og mere af det virkelige fænomen.

I biofysik bliver modellerne underbygget af matematik, statistik og teori, hvor især termodynamikken har en særlig plads. Om termodynamikken har en klog mand engang sagt:

Et andet eksempel er bevægelsen af en receptor i en lipidmembran, hvilket kan beskrives ”It is the only physisom en simpel diffucal theory of universal sion i 2 dimensioner. content which I am Denne model er convinced will never ikke tilstrækkelig i et be overthrown, withvirkeligt system, da in the framework of den ikke tager højde applicability of its basic for alle indflydelser, concepts” men giver trods alt et indblik i mobiliteten Albert Einstein af cellekomponenEn model for den tilfældige bevægelse terne. Senere kan vi Det er netop det, i 2 dimensioner af en receptor i en så modificere beskrivjeg synes, er det cellemembran. Membranen er set fra elsen af ligningen/ smukke ved biofysikoven., hvor en lille hvid sfære svarer diffusionen, så den ken og en af dens til et fosforlipidhoved. tager højde for disse helt klare styrker. indflydelser.

Den robuste teori og ideen om at starte med det enkle sysDet følgende eksempel er fra tem, forstå dette og derefter bygge mit eget projekt, hvor dannelsen videre på det fundament. Den måde af mælkeproteinstrukturen ud fra at tænke på (der selvfølgelig ikke er kaseinmiceller i en ost, kan beskrives eksklusiv for biofysikken) viser sig ansom en aggregering af små kugler i 3 vendelig rigtig mange steder, måske dimensioner. særligt i biologien, der indeholder en myriade af komplekse systemer, der Hjerneblod 122

2/2014

5µm

Dannelsen af et ostekoagel (kaceinmicelle-protein-strukturer i en ost) til højre, kan beskrives biofysisk med en model af aggregering af kugler i en lukket kasse. Til forskel fra fri aggregering dannes der her huller, der også giver plads til de fedtkugler, der er tilstede i en ost.

Den simple model beskriver her en stor del af mekanismen i et mere komplekst system. (Billedet til venstre er taget med et elektronmikroskop)

kan være svære at forstå. Men netop ved at forstå små dele og lægge disse sammen, kan man komme tættere på det fulde billede, nogle gange endda så man bliver klar over, at resultatet bliver mere end summen af de enkelte dele.

I takt med at man værdsætter det enkle, begynder man også at få øje på det komplekse, nemlig systemer eller fænomener i hverdagen der er så velfungerende sammen, at det er umuligt at reducere deres kompleksitet. Hvem kunne da forestille sig at Starry Night af Van Gogh uden farven blå, fraværet af en gruppe af strygere i en violinkoncert af Tjajkovskij, eller for den sags skyld en hotdog med grillpølse serveret uden ”det hele” ville kunne fungere.

I mit projekt arbejder jeg med noget så simpelt som mælk, der faktisk viser sig i et tilfælde at være eksemplet på en vidunderlig kompleksitet, og i et andet tilfælde kan beskrives med en forholdsvis simpel model.

MÆLK - EN VIDUNDERLIG KOMPLEKS OPLØSNING

Man skulle næsten tro, at en så almindelig hverdagsting som mælk ville være noget, vi allerede ved næsten alt om, men det er faktisk ikke tilfældet. Der er ganske vist en stor tilgængelig viden om indholdet af komponenterne i mælk, og man kan hurtigt danne sig et overblik ved blot at læse varefakta på den mælk, ▶

Om Lysten Til At Forske, om Biofysikken, det smukke i det enkle og det komplekse

123

der står hjemme i køleskabet. Mælk består primært af mælkefedt, proteiner (kasein og valle), laktose og diverse salte i en stor opløsning.

Men selvom sammensætningen er kendt, mangler der faktisk viden om, hvordan komponenterne arrangerer sig i nativ mælk, især når vi ser på provand teinerne. Problemet minder en smule Fedt (Primært om problemet med triglycerider) Schrödingers kat.

Protein (Kasein-, Så snart vi vil skille valleproteiner) mælken af for at analysere den, ja så Laktose påvirker vi systemet, og mælken synes at Andet (salte osv.) ændre sig, eller man ser kun mælken i en given tilstand. Dette stiller store krav til de teknikker, der anvendes til at analysere med, da de skal være meget lidt invasive. Det viser sig derfor at være få teknikker, der kan anvendes.

Kun 2 proteinstrukturer i mælken udgør 99,9% af det tilstedeværende protein. Den ene slags struktur er de 2 typer af valleproteiner (α -lactalbumin og β lactoglobulin), der er meget hydrofile og derfor er opløste i mælken. Den anden og mest interessante proteinstruktur er kaseinmicellen, der er en kombination af de 4 kaseinproteiner αs1, αs2, β og κ bundet sammen af kalciumfosfat ([Ca2+]3[PO3-]4) nanokrystaller i et tæt netværk i en sfære kaldet en kaceinmicelle, der typisk er ca. 100-200 nm i Hjerneblod 124

2/2014

diameter. Det, der gør denne struktur helt speciel, er, at den ulig de fleste større funktionelle proteinstrukturer i naturen mangler det, der kaldes sekundær struktur, som kunne være motiver af f.eks. alpha-helix eller beta-sheets. Så for at lære og forstå mere om denne Samlet Indhold store proteinstruk(vægt %) tur, er man nødt til at se på hele kaceinmi86.6 cellen.

4.1

Problemet er her, at forsøger man 3.6 at isolere kaseinmicellerne under andre forhold end 5.0 i mælken, ændrer de størrelse. Så hvis 0.7 man vil vide noget om deres native struktur, kan de derfor kun observeres i deres naturlige buffer. En måde at undersøge kaseinmiceller er ved at få dem til at sætte sig på en overflade og bruge et Atomar Kraft Mikroskop(kort illustreret i figuren) til at skanne deres overflade. En teknik der kan anvendes i deres naturlige buffer. Herefter er det så muligt statistisk at analysere overfladestrukturen.

Eksemplet med kaseinmicellen er et, hvor kompleksiteten af et system gør, at der kun er ganske få teknikker, der kan anvendes til at undersøge et fænomen, da man med andre teknikker ellers vil ændre systemet i ens bestræbelser på at analysere det. Det er da fascinerende at tænke sig, at naturen har formået at fremstille et så komplekst system i første omgang!

Strukturer i almindelig mælk

Atomar kraft mikroskopi Laser

kaseinmiceller ca. 50-150nm

valleproteiner ca. 4-6nm Photodiode

mælke fedtkugler 1-6µm

AFM cantilever

laktose 0.5nm

kaseinmiceller på overflade

Til venstre er en oversigt over de primære strukturer i mælken skitseret i deres naturlige indbyrdes forhold. Til højre en skitse af et atomar kraft mikroskop, en teknik der skanner en overflade ved hjælp af en cantilever (en meget tynd spids på en bladfjeder). Bevægelserne af spidsen registreres som afbøjning af en laser, der reflekteres bag på bladfjederen til en fotodiode.

Ost, en 3 dimensional leg med kugler

Den ost, der står i den lokale Netto, er et godt eksempel på, hvordan den komplekse mælkebuffer pludselig kan reduceres til en meget simplere fysisk model med aggregering (dvs. samling) af små kugler. For at en ostegel kan dannes, kræver det, at mælken bliver syrnet (det gøres typisk med bakteriekulturer), herefter tilsættes enzymet chymosin (populært kaldet osteløbe). Over tid vil chymosin modificere overfladen ved at klippe κ-casein af kaseinmicellerne og derved gøre dem i stand til at aggregere. Aggregaterne går sammen i større netværk og danner forløberen til mange af de helt almindelige oste.

Selve aggregeringsprocessen kan beskrives som diffusionen af individuelle sfæriske partikler, der binder ved sammenstød, og på den måde kan en kompleks biologisk proces beskrives med en simpel fysisk model, se det er biofysik!

Forskning og fødevarer

Med en biofysisk tilgang får mange mere komplicerede systemer reducereret deres dimensionalitet. F.eks. kan perkulering af væske gennem noget så forskelligt som en hovedpinetablet eller et højbed beskrives som en bevægelse af en væske gennem små kapillærrør og bøjningen af en membran i en celle (se Hjerneblod nr. 1) kan beskrives på ▶

Om Lysten Til At Forske, om Biofysikken, det smukke i det enkle og det komplekse

125

Morten Christensen 34 책r, Ph.D. studerende ved Center for membranfysik, Memphys

Hjerneblod 126

2/2014

samme måde som en fjeder ved Hookes lov. Man finder hurtigt ud af, at biologien trods dens forskellighed har mekanismer og modeller, der kan beskrives meget smukt og enkelt som et velkendt fysisk fænomen. Det betyder også, at man som biofysiker kan bevæge sig mellem mange forskellige grene af både biologien, kemien, fysikken og endda matematikken, da den viden, man tilegner sig i et felt, hurtigt viser sig at kunne anvendes et andet sted.

I mit projekt har jeg valgt at arbejde med mælk. Det er interessant at se på og få viden om, både fra et grundforsknings- og kommercielt perspektiv. Nu til dags, hvor der stilles større og flere krav dokumentation om fødevarernes miljømæssige bæredygtighed og sundhedspåvirkning, er det helt klart i virksomheders interesse at vide mere om de produkter, de arbejder med, også for at kunne innovere og hele tiden udvikle nye spændende produkter.

Derfor er der også masser af plads til at forske i nogle områder, man umiddelbart ville tro var udtømt.

Det spændende i forskning med fødevarer er netop, at man, siden mennesket første gang lærte at bruge værktøj, har forædlet naturens ressourcer, men det er først i vores tid, vi virkelig har fået værktøjerne til at forstå, hvad det er, der sker i selve processerne. Af samme grund bliver det vigtigste laboratorium, man her har til rådighed, til tider ens eget køkken.

Er man blot en smule glad for mad, som jeg er, er det igen med til at fastholde interessen for det, man laver.

Motivation for et nysgerrigt liv som forsker

Selvom jeg stadig er i den sidste del af min uddannelse, tør jeg allerede godt bruge udtrykket om mig selv som forsker. Hvis man ønsker at forske og bevare motivationen omkring ens arbejde, tror jeg, at et gennemgående element, er en konstant undren over ens arbejde, nærmest et barns nysgerrighed og lyst til hele tiden at forstå det, man arbejder med bedre, ligegyldigt hvad man så arbejder med. Den lyst bliver en drivkraft, der naturligt også smitter af på ens privatliv, hvor man pludselig vil værdsætte problemstillinger som andre vil se som helt ligegyldige hverdagssysler.

Det kunne være en beskrivelse af faseovergang for smørret i køleskabet, regulering af pH i ens selvanlagte højbed, varmegradienten i hulmuren ud mod vejen eller den osmostiske effekt i agurkerne i de hjemmelavede lagrede drueagurker. I takt med, at man bliver bedre til at forstå sin hverdag, får man så foræret motivationen til at blive ved med at lære noget nyt på arbejdet.

Det har netop været min egen store motivation gennem de nu 9 år, jeg har været på universitetet, hvor et projekt i mælkeproteiner og ost unægtelig også ender med, at man selv en lørdag aften står ude i køkkenet for at prøve at efterligne ostegeleringsprocessen i håbet om at lave en hæderlig hytteost, man kan lægge på rundstykket næste morgen ■

Om Lysten Til At Forske, om Biofysikken, det smukke i det enkle og det komplekse

127

128

Lakseforsker på fremmede stier Nina Sylvia Liland, PhD student ved Nasjonalt institutt for ernærings- og sjømatforskning (NIFES), Bergen, Norge

Arbeid innenfor forskning er basert på mye mobilitet og mange internasjonale samarbeid; én dag kan en være på arbeid i Danmark, den neste på konferanse i Chile og om noen år vil en kanskje ha fått seg en jobb i California. Jeg er et levende eksempel på dette. Til vanlig tar jeg en Phd i ernæring av laks i Norge, men fra august til desember 2013 hadde jeg et forskningsopphold ved et institutt som arbeider med biomembran fysikk (MEMPHYS) ved Syddansk Universitet (SDU) i Odense. Selv om det ved første øyekast ikke virker som om disse to forskningsmiljøene har noe til felles, så var der en veldig klar hensikt med mitt opphold i Danmark. Her vil du kunne lese om bakgrunnen til arbeidet jeg gjorde ved SDU, om metoden jeg brukte og litt om resultatene jeg fikk.

Lakseernæring – big business

E

rnæring av laks har, sammen med næringen som produserer laks, blitt stor business. Laks er en av de største oppdrettsartene i Europa, og en kilde til både inntekter og arbeidsplasser i mange land som bl.a. Norge, Skottland og Chile. Bruk av laks som produksjonsdyr er en ganske ny aktivitet, i alle fall om en ser det i forhold til de mer ”tradisjonelle” husdyrene som får, kylling og svin. Etter rundt 40 år med lakseoppdrett har vi lært mye om laksen, men næringen er alltid i utvikling og der er fremdeles behov for mer kunnskap. Fôret til laksen er den største enkeltutgiften i lakseoppdrett, og det er da naturligvis mye fokus på hvordan fôret skal settes sammen. Fôret har også endret seg drastisk siden oppstarten av lakseoppdrett på 1970-tallet. Da var fôret stort sett bestående av fisk, i

form av fiskemel (protein) og fiskeolje (fett). På den tiden var fiskeolje og fiskemel lett tilgjengelig med lav pris.

For rundt 20 år siden endret dette seg, etterspørselen etter marine råvarer hadde økt (delvis grunnet en raskt økende global oppdrettsproduksjon) og de fleste fiskebestander i verden hadde nådd sin maksimumsgrense for hva en kunne fiske ut av dem. Dette gjorde marine råvarer, som fiskemel og fiskeolje, mindre tilgjengelige. Industrien har derfor gått mer og mer over til å bruke fôringredienser som har en mer stabil tilgjengelighet, som for eksempel planteoljer og planteprotein. Mye forskning de siste årene har derfor blitt gjort for å se på effekter av forskjellige vegetabilske fôrråvarer både på laksen sin helse og på hvordan disse fôringrediensene påvirker næringsstoffene i laksefileten. Oppsummert, så har en Lakseforsker på fremmede stier

129

hittil sett at det fungerer fint å bruke planteråvarer i laksefôret, så lenge en passer på at fisken får i seg riktig mengde av essensielle næringsstoff. Men det en ser er at fettet i laksen vil reflektere det fettet den får i fôret, så når den får mer planteoljer så vil den inneholde mindre av det sunne marine fettet enn når den blir fôret med fiskeolje.

Fremmedstoff i laksen

N

oe annet som også endres i laksen når en endrer fôret, er fremmedstoffene. Fremmedstoff er en ganske løs betegnelse, men en tenker da på de stoff som en ikke ønsker å ha i en matvare i større mengder. Eksempler på fremmedstoff er polyklorerte bifenyler (PCB), som er typiske marine miljøgifter som en kan finne i sjømat, og pesticider/herbicider, som en finner i frukt og grønnsaker. Vi har sett at når laksen spiser mindre marint råstoff, som fiskeolje, og mer vegetabilske ingredienser,

130

Hjerneblod

2/2014

så minker mengden med marine miljøgifter i laksefileten, mens de fremmedstoff som er forbundet med planter øker. Mye forskning blir nå gjort for å finne ut hva dette gjør med laksens helse, og det er nettopp dette jeg dro til Danmark for å forske på. Fremmedstoff deles ofte inn i grupper basert på hvor godt de løser seg i enten vann eller fett.

De fremmedstoffene som løses i vann, blir lettere skilt ut av kroppen, mens de som er løselige i fett, kan akkumuleres i fettvevet til både dyr og mennesker. De som akkumuleres i fettvevet kan derfor nå høyere konsentrasjoner i kroppen enn de vannløselige. Noen av de fettløselige fremmedstoffene har også den egenskap at de kan inkorporere seg i cellemembraner, siden cellemembraner også består av fett (Figur 1).

PolyaromatiskE hydrokarboner

P

olyaromatiske hydrokarboner (PAH) er en gruppe toksiske fremmedstoff som produseres når noe brennes. Det vil si at du kan få det i deg gjennom å røyke sigaretter eller ved å spise grillet eller røykt mat. Sjømat kan også inneholde PAH dersom organismene har levd i et område som har blitt forurenset av for eksempel petroleumsprodukter. En finner også PAHer i de vegetabilske oljene som er laget av frø (som soyaolje og rapsolje), siden frøene ofte tørkes over åpen ild før oljen presses ut av dem. Siden det nå er vanlig at laks fôres med nettopp slike vegetabilske oljer, så er det viktig for oss å vite noe om hvordan disse stoffene påvirker laksen. Vi vet at de vil finnes i fileten til fisken når den spiser slike oljer, men en er ikke helt sikker på hvilken effekt de kan ha på laksens helse. PAHer er veldig fettløselige og en tror at deres toksisitet kan være på grunn av at legger seg inn i cellemembranene og dermed endrer deres struktur (Figur 2). Cellemembranen er en livsviktig bestanddel av en celle; uten denne så har ikke cellen beskyttelse mot omverdenen. Om cellemembranen ikke fungerer ordentlig så vil heller ikke cellen kunne ta opp og skille

ut stoffer på en effektiv nok måte. Derfor er det ekstremt viktig for en optimal cellefunksjon at cellemembranens struktur er intakt!

Membranforsøk ved MEMPHYS

F

orsøk med celler for å se på effekten av forskjellige PAHer har blitt gjort, men problemet når en jobber med celler er at der er så mye annet enn membranen som kan påvirke resultatene. I cellene vil en jo finne mye annet enn bare membranen, som cytoskjelett og organeller, så da kan det være vanskelig å bestemme akkurat hva som er en effekt på grunn av endringer i membranen og hva som kan på grunn av endringer andre steder i cellene. Når der er for mange faktorer som påvirker et forsøk må en, om mulig, gjøre forsøket enklere. En må, med andre ord, strippe sin modell ned til kun det mest essensielle. I dette tilfellet så gikk vi fra å jobbe med celler som modell til å jobbe KUN med membranen. På det instituttet jeg arbeider ved til daglig, så har vi ingen metoder for å gjøre dette. Men heldigvis så fikk vi kontakt med en dyktig gruppe forskere ved MEMPHYS på SDU som jobbet mye med slike teknikker, Lakseforsker på fremmede stier

131

132

og jeg var så heldig at jeg fikk reise ned til dem og jobbe med deres teknikker noen måneder. Metoden jeg brukte ved MEMPHYS bestod av å lage syntetiske membraner i form av phospholipid dobbeltlag, lignende det du kan se i figur 1. Disse membranene legger en på et helt flatt underlag og så kan en se på em med en spesiell type mikroskopi, kalt fluorescens mikroskopi. Det gode med denne metoden er at du kan endre én og én faktor av gangen, og ha full kontroll over de variablene du arbeider med. Mens en ekte cellemembran består av mange forskjellige typer fett i tillegg til proteiner og forskjellige fettløselige stoffer, så jobbet jeg her med veldig enkle membraner med kun to typer fett (phospholipider) i tillegg til kolesterol, og ingen proteiner. Systemet er altså veldig enkelt sammenlignet med en virkelig cellemembran.

Jeg laget slike membraner med ulikt

innhold av PAHer, både forskjellige PAHer og i ulik konsentrasjon. Så observerte jeg dem under et fluorescens mikroskop, tok noen bilder, og sammenlignet de ulike membranene. For eksempel så laget jeg én membran helt uten PAH, og så tilsatte jeg økende mengder PAH for å se om jeg kunne detektere noen ulikheter mellom membranene. Slike membraner jeg jobbet med vil kunne danne ulike områder med forskjellige struktur, noen mer flytende som kalles liquid-disorder domener, og noen litt mindre flytende kalt liquid-order domener (Figur 3). En tror at dannelse av slike områder med ulike fysiske egenskaper kan være viktig for funksjonen til en cellemembran. Om PAHene forandrer noe ved dannelsen av disse domenene, kan det gjøre at cellemembranen ødelegges lettere eller at funksjonen til cellemembranen vil bli dårligere.

Fig 3.

Fig 4.

Hjerneblod

2/2014

Resultatene fra et av forsøkene jeg gjorde, der jeg tilsatte økende mengder av en type PAH til en membran, kan du se i figur 4. Hvis du ser på bildene i figur 4 så forstår du nok at det kan være vanskelig å detektere forskjeller ved bare bruke det blotte øye. Derfor brukte jeg bildeanalyse verktøy for å bestemme mengde av begge fasene i membranene. Resultatet av dette arbeidet var masse bilder i tillegg til mengder av data fra bildeanalysene. Jeg er enda ikke er ferdig med å gå gjennom alle resultatene, men de foreløpige resultatene indikerer at der ikke var noen dramatiske effekter av PAHer på de syntetiske membranene. Sammen med andre resultater fra et stort forskningsprosjekt kalt Nutritox, så kommer resultatene fra mitt opphold i Odense til å være med på å øke kunnskapen om effekter av å bruke vegetabilske ingredienser i fôr til laks.

Kilder: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – Occurrence in foods, dietary exposure and health effects, document utarbeidet av den europeiske vitenskapelige matkomité for EU (2002).

Berntssen MHG, Julshamn K & Lundebye A-K (2010) Chemical contaminants in aquafeeds and Atlantic salmon (Salmo salar) following the use of traditional- versus alternative feed ingredients. Chemosphere 78, 637-646.

Schirmer K, Dixon DG, Greenberg BM et al. (1998) Ability of 16 priority PAHs to be directly cytotoxic to a cell line from the rainbow trout gill. Toxicology 127, 129-141.

Lakseforsker på fremmede stier

133

FATTIGMANDS TRØFFEL -

HVIDLØG

Af Carl Th. Pedersen

D

ET ER KARAKTERISTISK FOR BÅDE HVIDLØG OG TRØFLER, AT DE UDSENDER EN AFSKRÆKKENDE LUGT, MEN HÆVER I SMÅ MÆNGDER EN RET TIL GUDDOMMELIGE HØJDER. DE HAR OGSÅ DET TIL FÆLLES, AT DERES GASTRONOMISKE EVNER SKYLDES ET INDHOLD AF SVOVLFORBINDELSER.

Hvidløg er et gammelt krydderi, der i Egypten kan føres tilbage til 3000 f.Kr. Det fortælles, at ægyptiske mænd tyggede hvidløg på vej hjem fra deres elskerinder, for så kunne hustruen ikke forestille sig, at nogen kvinde ville have noget at gøre med en mand, der stank sådan.

Der findes mange populære råd mod hvidløgsånde. Man kan tygge forskellige krydderier, eller man kan spise persille eller andet grønt – men det eneste effektive middel er at lade være med at spise hvidløg. Man lugter af hvidløg, så snart man spiser den. Det skyldes nedbrydning af indholdsstoffer allerede i munden; men man bliver også ved at lugte af den i mange timer efter nydelsen. Det skyldes nedbrydning i maven til stoffer, Hjerneblod 134

2/2014

der med blodet føres til lungerne og svedkirtlerne. Lugten fra mundhulen kan man til en vis grad hindre ved sammen med hvidløget at spise frisk frugt, der indeholder antioxidanter; men den anden kilde til lugt kan man ikke gøre noget ved.

Hvidløg har i folkemedicinen været anvendt mod næsten alle sygdomme.

Moderne undersøgelser har vist, at der er hold i mange af folkemedicinens anvendelser af hvidløg. Det fortælles, at fire tyve i Marseille i 1722 plyndrede grave af folk, der var døde af pest – uden selv at få pest, fordi de drak hvidløgseddike. Man kan i dag købe en hvidløgseddike-eliksir på franske apoteker under navnet ”vinaigre des quatre voleurs”

Et intakt hvidløg lugter ikke af noget, først når man begynder at skære i det eller knuse det, kommer den karakteristiske hvidløgslugt frem. Allerede i 1800 tallet undrede man sig over dette. Man vanddampdestillerede knuste hvidløg og opsamlede diallyldisulfid, der lugtede som hvidløg; men som øjensynligt ikke var til stede i hvidløget, da det ikke lugtede. Vi skal helt op til 1944, hvor man ved at ekstrahere hvidløg med ethanol isolerede et stof, som man kaldte allicin, det lugtede som hvidløg, men findes øjensynligt heller ikke i det intakte løg.

Man lavede nu ekstraktionen med ethanol ved 0o og fik herved en aminosyre alliin, der kunne omdannes til allicin. Alliinet, der er lugtløst, findes i visse celler i hvidløget, i nogle andre celler findes et enzym allinase, når vi knuser hvidløget, går cellerne i stykker og alliinet reagerer med allinasen under dannelse af allicin, og så har vi hvidløgslugten. Denne

komplicerede mekanisme er formentlig hvidløgets forsvar mod at blive spist af dyr og insekter, som opgiver deres forehavendet, når de begynder at gnave i løget og udsættes for lugten.

Hvis man skal bruge rå hvidløg i en ret, f.eks. en salat, er det ikke ligegyldigt, om man knuser løget eller snitter det fint. Hvis man snitter det, knuser man kun få celler herved. Når man så får det i munden knuses mange celler, og man får smagen af allicin. Hvis man knuser løget først, knuser man et større antal celler, og man får allicinet dannet under knusningen. Det er ikke ret stabilt og omdannes til diallyldisulfid i løbet af. få minutter, og det bliver så det, man smager, når man får det i munden. Selv

om begge har en hvidløgssmag, smager allicinet ”friskere” mod disulfidets mere ”fede” smag. Skal hvidløget koges eller steges, er det ligegyldigt, hvad man gør.

Opskrift

Fattigmands Trøffel - Hvidløg 135

Hane med 40 fed hvidl

g

1 ung hane (til SU-budget kan en kylling bruges) 40 fed hvidløg 1/2 tsk. sort peber 2 laurbærblade 1 spsk. friske timianblade 1 tsk. tørret salvie Nogle kviste persille 1/2 dl olivenolie Saft af 1/2 citron

Kylling me

d 40 fed

hvidløg

Hanen deles i passende stykker. Stykkerne blandes med krydderier og olie og får lov at stå mindst 3 timer, vendes af og til.

Blandingen kommes i et ovnfast fad og sættes i en 180 grader varm ovn i 1 1/2 time.

Fadet dækkes nu med Al-folie og får lov at stå yderlig 30 min eller til hanen er mør.

Før serveringen presses citronsaft over og der smages til med salt.

Man kunne fristes til at tro, at hanen nærmest blev uspiselig med de mange fed hvidløg; men ved den lange tids stegning omdannes svovlforbindelserne til bl.a. diallyldisulfid og andre sulfider, der er relativt flygtige, og de destillerer så ud i køkkenet, så man må være forberedt på en kraftig hvidløgslugt i hele huset! Hanen derimod får en behagelig mild hvidløgskrydring.

Hjerneblod 136

2/2014

Redaktionen har efterprøvet opskriften. Det er ganske sandt - kyllingen (Vi havde et SU-budget) kommer til at smage ganske mildt af hvidløg. Vi serverede ovnkartofler med sesamfrø, rabarberkompot, agurksalat og en forårssalat med frisk mynte, radiser og smørstegte asparges til den dejlige hvidløgs kylling.

Fattigmands Trøffel - Hvidløg 137

)WBE FS TNBH PH IWPSGPS TLBM NBEFO TNBHF 1SPGFTTPS 0MF .PVSJUTFOT GPSFESBH PN GZTJLLFO PH LFNJFO CBH TNBHFO LBO EV TF QÌ )% WJEFP IFS QÌ

XXX WJEFONBTTF EL

138

l e r k a m r e g a m s r o f r o Hv t? d o g å s t a i t om Bestil en forsker!

Vi siger normalt, at der er fire slags grundsmag - sur, sød, salt og bitter - og at velsmagende mad karakteriseres ved særligt heldige kombinationer af disse fire smagsindtryk. I Østen har man imidlertid i de sidste hundrede år brugt udtrykket umami om en femte smag, som betyder noget i retning af god smag eller lækkert.

Denne femte smag er ikke en kombination af de fire første. Vi ved nu, hvilke stoffer i maden, der kan fremkalde den femte smag, og det bedst kendte stof omtaler vi som det tredje krydderi. Det helt særegne er, at små mængder af ét af disse umami-stoffer i vidunderlig grad kan forstærke smagen af et andet, så man kan tale om, at den femte smag i et måltid skaber en oplevelse i en højere dimension. Vi finder og genkender den femte smag i vores eget køkken i for eksempel supper, kødretter, røgvarer, lagret ost, lufttørret skinke, skaldyr, svampe og modne tomater. Madens smag har været en drivende kraft i menneskets evolution, og vores jagt på umami har med stor sandsynlighed hjulpet os ned fra trækronerne og gjort os til gourmet-aber. Umami er blot et nyt ord for en ældgammel smag.

Henvendelse: Professor Ole G. Mouritsen, 6550 3528, ogm@memphys.sdu.dk Foredraget er gratis!

Når du bestiller et foredrag, forpligter du dig dog til at afholde foredragsholderens transportudgifter i forbindelse med foredraget. Aftalen omkring transportudgifter skal være på plads mellem dig og foredragsholderen, inden foredraget afholdes. Så vidt muligt skal afregningen med foredragsholderen foretages umiddelbart efter foredraget.

Hvis foredragsholderen fx. skal rejse mellem Jylland og Sjælland, kan der blive tale om en udgift på et par tusinde kroner (kørselspenge for 500 km á kr. 3,30 = kr. 1.650 + 2x broafgift á kr. 220,-. Totaludgift 2.090 kr.). Hvis foredraget ligger i dagens ydertimer, kan der blive tale om udgifter til overnatning. Det er vigtigt, at aftalen om transportudgifter er på plads med foredragsholderen, inden foredraget afholdes.

139

Den danske farmaceutiske industris historie Anmeldelse af Lars Duelund

Det er et ambitiøst projekt forfatteren Hans-Otto Loldrup har kastet sig over i sin bog Dansk Medicin. Bogen beskriver i den første – og længste – del historien bag 10 af de største danske medicinalproducenter. I den anden del finder man korte beskrivelser af næsten alle mindre danske medicinalfirmaer samt en gennemgang af deres væsentligste produkter.

Bogen har en række spændende baggrundshistorier for nogle af de medicinalfirmaer vi kender så godt i dag. Man kan bl.a. læse om Nordisk Insulin Laboratorium og Novo Terapeutiske Laboratorium, der som læseren nok allerede har gættet, senere fusionerede til Novo Nordisk. Eller historien om støvsugerudlejer 140

Hjerneblod

2/2014

og smørhandler H. Lundbeck, der blev storproducent af psykofarmaka (cipramil og cipralex, lykkepiller). Men der er også for mig helt ukendte og ganske spændende historier. Jeg havde således aldrig hørt om medicinalfirmaet GEA, der var eksperter i at udnytte den daværende danske patentlovgivning. Den var sådan indrettet, at man kun kunne opnå patent på en fremstillingsmetode, ikke på selve stoffet. GEAs stab af dygtige kemikere kunne så ofte finde en anden syntesevej, og derefter kunne den fastansatte patentadvokat uden videre klare resten i Sø- og Handelsretten.

Bogen er fyldt med en masse detaljer om de enkelte virksomheders ejerforhold og i særdeleshed om deres produktsortiment, og hvordan det har udviklet sig igennem tiden. Man kan se, at der er lagt et stort arbejde fra forfatterens side i at grave oplysningerne frem. Men hvor prisværdigt det end er, så bevirker det også at bogen bliver lidt tung at læse. Og nogle gange aner man der ligger nogle gode (røver) historier gemt mellem linjerne. Som f.eks i kapitlet om Danish United Medical Export, Dumex , et selskab der ville sælge dansk medicin i Indien og endte med i 1950’erne at være Indiens næststørste medicinalproducent. Men den historie kunne jo nok fylde en hel bog.

Hans-Otto Loldrup har lavet et grundigt stykke arbejde, og man bliver ofte fanget af de gode og opsigtsvækkende historier og de bemærkelsesværdige detaljer. I 1930’erne fik Løvens Kemiske f.eks. deres råvarer til hormonpræparatet Physex ved at indsamle urin fra gravide kvinder i København. Et andet af Løvens Kemiskes præparater blev godkendt og standardiseret ved at undersøge, hvor mange takker det farvede på en hanekam. Hvis det kun var en tak, var det i orden, men to eller flere vidnede om, at det var for stærkt. Det er en metode, der næppe ville være tilladt i dag.

bogen ville have været bedre.

Men alt i alt er det en udmærket bog, hvis man altså er interesseret i kemi eller farmacihistorie. Men man skal også være interesseret, for nogen ”pageturner” er det ikke, og med en pris på 375 kr. er det en lidt dyr fornøjelse.

Overordnet set er det en god og relevant bog, og hvis man har brug for at slå et eller andet op om den danske farmacis historie, så er det en nyttig bog. Men der et par småting, der i det lange løb bliver lidt træls, når man læser den. Især de mange citater, der er i bogen er et irritationsmoment. Desuden er de ikke tydeligt nok markeret som citater. Jo, der er citationstegn og kilder er angivet, men det ville være dejligt med en klarere typografisk markering af, hvad der er citater og hvad der ikke er. Det ville gøre læsningen noget lettere. Og som kemiker kunne man også godt tænke sig at se lidt mere kemi, og gerne et par strukturformler, men nok ikke alle er enige med mig her.

Og en sidste ting: Bogen har rigtig mange gode billeder af alle faser af historien og alene arbejdet med at finde alle de gode billede fortjener stor ros. Så hvorfor er bogens omslag så prydet af en strukturtegning af insulin, der får bogen til at ligne en amerikansk lærebog i molekylær biologi? Stort set alle andre billeder fra Anmeldelse | Dansk Medicin

141

142

Kraniebrud Svar på spørgsmålene (på de næste par sider) og løs krydsquizzen

send et billede af dit svar til kraniebrud@hjerneblod.dk og

Vind Koncertbilletter til

Studenterhuset Find spørgsmål 143

Hjerneblod 144

2/2014

Kraniebrud - krydsquiz 145

STUDENTERHUSET ER ÅBENT HVER DAG café læsepladser studierabat koncerter bibliotek foredrag studievejledning debat stand-up workshops fest ÅBNINGSTIDER Mandag-Onsdag kl. 10.00-22.00 Torsdag-Lørdag kl. 10.00-00.00 Søndag kl.

FØLG OS PÅ FACEBOOK facebook.com/StudenterhusOdense