Bättre förståelse för behandling av gulsot med ljus

Gulsot är vanligt förekommande hos många barn de första dagarna efter födseln. Den gula färgen på huden och i ögonvitorna härstammar från en nedbrytningsprodukt av röda blodceller, som kallas för bilirubin. I vanliga fall finns det ett enzym i levern som omvandlar bilirubin till en löslig form, som kan utsöndras från kroppen. En viss mängd av bilirubin är ofarlig, men en för hög koncentration kan leda till hjärnskador.

För att minska denna risk kontrolleras de nyföddas blod regelbundet, och i fall av för höga värden inleds en behandling. Allra vanligast, och utan allvarliga biverkningar, är fototerapi, där bebisen blir belyst med vitt, grönt eller blått ljus. Under fototerapin tar bilirubin upp ljus och ändras till en annan form, s.k. isomer, som löser sig bättre i vatten. På det viset kan kroppen bli av med ämnet. Sedan fototerapins upptäckt i slutet av 1950-talet har mycket forskning pågått inom området, och i dag finns en ganska bra bild av fenomenet.

Målet med Burkhard Zietz avhandlingsarbete har varit att få insikt i vilka processer som sker direkt efter att ljuset träffat bilirubinmolekylen. Den oerhört höga hastigheten för de snabbaste processerna har varit ett problem under de senaste decennierna, för att upplösa dessa krävs modern teknik. Som en jämförelse kan man tänka sig en kamera med en lång slutartid, som bara ger en suddig bild av t.ex. en racerbil, och en höghastighetskamera, som visar en skarp bild.

De snabbaste processerna som Burkhard Zietz mätte sker på en tiomiljondel av en miljondel av en sekund (0,1 picosekund). För att kunna följa sådana ultrasnabba reaktioner krävs en speciell spektroskopisk metod, som använder laserljus med extremt korta pulser. Mätningarna är svårtolkade och har kombinerats med kvantmekaniska beräkningar, som gör det möjligt att beskriva kemiska reaktioner med hjälp av datorer. Beräkningarna är väldigt komplexa, och även med moderna datorer och en förenklad modellmolekyl behövs flera dagar eller veckor i beräkningstid. Resultaten av mätningarna, i kombination med beräkningarna, visar att den reaktion som leder till isomeren sker i två steg. Först bildas en mellanprodukt som existerar i 10 picosekunder. Sedan fortsätter reaktionen till den andra isomeren, eller tillbaka till utgångsformen.

Forskningen är inte av klinisk eller medicinsk karaktär, utan renodlad grundforskning. Resultaten kommer förhoppningsvis att leda till en bättre förståelse av fototerapin, som ligger till grund för en effektiv behandling av gulsot hos nyfödda. Det har t.ex. fortfarande inte klarlagts vilken färg som är mest effektiv för användning i fototerapin. Å andra sidan kan resultaten ha betydelse till andra forskningsområden, där liknande kemiska processer händer. Samma typ av reaktion, s.k. isomerisering, sker när ljuset når ögats näthinna, precis som när du läser den här texten. Att kunna använda molekyler som optiska brytare kan på sikt leda till lagringsmedia med hög kapacitet, och även snabbare datorer som använder ljus i stället för elektriska signaler. I sådan forskning är en förståelse av processerna på en molekylär nivå en förutsättning.

Fredagen den 27 januari försvarar Burkhard Zietz, kemiska institutionen, sin avhandling med titeln "An Ultrafast Spectroscopic and Quantum-Chemical Study of the Photochemistry of Bilirubin", svensk titel ”Ultrasnabba spektroskopiska och kvantkemiska studier av bilirubins fotokemi”. Disputationen äger rum klockan 13.00 i Lilla hörsalen KB3A9, KBC-huset.

För ytterligare information, kontakta: Burkhard Zietz, kemiska institutionen Tel.: 090-180837 E-post: burkhard.zietz@chem.umu.se

Redaktör: Karin Wikman