Ledvätska är nödvändig som smörjmedel för våra leder, på samma sätt som saliven behövs för att fukta och smörja ytor i munnen. Men exakt hur dessa vätskor fungerar vet man inte. Forskaren Javier Sotres försöker hitta svaren, och i förlängningen ett sätt att tillverka smörjmedel på konstgjord väg.

Konstgjorda smörjmedel skulle bland annat kunna användas som ett alternativ för patienter som genomgår cancerbehandlingar, där salivproduktionen störs. Det skulle också kunna användas för att smörja medicinska implantat, till exempel knäimplantat, katetrar eller annan sjukvårdsutrustning.
– Kroppens smörjmedel är mycket bättre än något som vi kan tillverka, säger Javier Sotres, forskare i biomedicinsk vetenskap vid Malmö universitet, och ritar upp hur dessa vätskor motverkar friktionen mellan två ytor.

Kroppens smörjmedel behöver vara vattenbaserade

Kroppens ledvätskor har samma funktion för våra leder som till exempel motorolja i en bil: att motorns olika delar ska kunna röra sig utan att skapa för mycket friktion. Men kroppens smörjmedel måste vara vattenbaserade.
I en knäled är det ledvätskan som ska minska friktionen, och därmed slitaget, på brosket. Vid för mycket friktion slits brosket och när det sker gör det ont. I munnen är det saliven som gör jobbet.
– I grunden består ledvätska av vatten och olika biologiska komponenter. Vi vill ta reda på vilka molekyler som ingår i ledvätskan och vilka mekanismer dessa använder för att minska friktionen, säger Javier Sotres.
För exakt vad som händer i själva smörjningsögonblicket, hur vätskorna arbetar när en led utsätts för belastning, horisontell eller vertikal, vid till exempel löpning – det vet inte forskarna.
– Ändras strukturen och den inbördes ordningen mellan molekylerna då? Att förstå det är nyckeln till att kunna göra konstgjort smörjmedel, säger Javier Sotres.

Kroppens smörjmedel är mycket bättre än något som vi kan tillverka.

Javier Sotres

Letar lämpliga molekyler

Hur lätt en vätska flyter beror på dess viskositet, alltså hur trögflytande den är. Det i sin tur avgörs av dess sammansättning av molekyler. I många fall är det dock inte viskositeten utan strukturen vid själva ytorna som är viktigast för att nå en låg friktion. Javier Sotres forskar om vilka molekyler som kan fungera ihop med vatten och reducera friktionen. Ledvätska och saliv har olika komponenter som bidrar till att minska friktionen, men också gemensamma drag. Med saliv som referens undersöker han vilka och hur många komponenter som behöver sättas till för att kunna tillverka ett salivsubstitut mot muntorrhet.
– Leder är mer komplexa. Vissa molekyler är antagligen förankrade i porer i brosket och andra på ledens ytor. Vid belastning flödar vätskan mellan porerna och de ledytor som skall smörjas.

Kanske ett mer miljövänligt smörjmedel för motorer

Javier Sotres har utvecklat en prototyp till ett mätinstrument som med hjälp av neutronreflektans (se faktaruta) kan mäta strukturen hos molekyler vid ytor vid en given belastning och friktionskraft.
– Målet är att hitta nyckelkomponenterna och för att förenkla skulle det vara idealiskt om det kan räcka med så få som möjligt, säger Javier Sotres.
En annan fördel med konstgjorda smörjmedel är att de även skulle kunna användas för att ersätta mineralolja, som används i motorer.
– Förutom biomedicinska användningsområden skulle dessa kunna erbjuda ett mer miljövänligt smörjmedel. Dagens smörjmedel är oljebaserade men om vi lyckas få fram vattenbaserade smörjmedel istället blir dessa renare än oljevarianterna. Dessutom har vi stor tillgång på vatten, konstaterar Javier Sotres.

Text:Magnus Jando 

Fakta neutronreflektans

Neutronreflektans är en teknik som bygger på att man studerar hur neutroner sprids när de reflekteras vid en yta. Metoden kan användas för att studera strukturen hos biologiskt material med en upplösning på en miljarddels meter.