Lektor Seunghwan Lee fra DTU Mekanik forsker i biologisk, vandbaseret smøring. "Det helt store mål er at udfordre olie som smøremiddel. Jeg synes, det er åbenbart, at det ville fungere inden for biomedicin, men lidt længere ude i fremtiden ligger der også muligheder, for eksempel som motorolie til bilindustrien," siger han. Foto: T. Kaare Smith
At kroppen er en meget avanceret maskine, er der ikke noget nyt i. Og at den på mange områder er langt overlegen noget, nogen ingeniør nogensinde har skabt, er heller ikke ligefrem en kontroversiel påstand. Til eksempel: Af de maskiner, som mennesket har fremstillet gennem historien, smøres de så godt som alle med oliebaserede midler. er det så godt som alle, der smøres med oliebaserede midler. Det er en opgave, kroppen klarer selv.
Kroppens smøremidler er vandbaserede. Og det faktum åbner ifølge lektor på DTU Mekanik Seunghwan Lee nye døre for industrien. Gennem to projekter med et samlet budget på over 15 millioner kroner vil han i de kommende år undersøge, hvordan biologiske systemer klarer opgaven med smøring.
Fordelene ved at kunne efterligne de biologiske smøreteknikker er nemlig mange. For det første vil vi gerne mindske afhængigheden af oliebaserede smøremidler. Dels ville det være bedre for miljøet, og dels ville det blive billigere. For det andet har vand også den egenskab, at det er nedkølende – især et vigtigt element i maskiner, der skal køre i lange perioder.
Problemet er dog, at vand ikke er særlig godt til at holde sin form. Forsøger man at smøre et kugleleje med almindeligt vand, vil det blive skubbet væk af de to overflader, man forsøger at smøre, og så er man lige vidt. Derfor må man give vandet nogle egenskaber, der minder om oliens.
”Olie er ikke alene mere tyktflydende end vand. Det har også den egenskab, at det bliver endnu mere tyktflydende under pres. Den egenskab har vand ikke, og det er hovedårsagen til, at man ikke kan bruge det. Men det virker jo i de biologiske systemer, og derfor bliver vi nødt til at svare på, hvordan naturen håndterer det problem,” forklarer Seunghwan Lee.
Slim er ikke bare slim
Det er almindeligt kendt, at vores egen krop smører sine overflader og derved mindsker friktion og slid. Det er slim i øjnene, der gør, at vi kan blinke i gennemsnit ti gange i minuttet uden at slide det op. Det er lignende smøremidler i mave og tarm, der får maden til at løbe igennem, og som gør, at vores led som regel holder hele livet igennem. Så meget ved vi. Men ifølge Seunghwan Lee svarer det til, at vi intet ved:
”Vi tager det her for givet, fordi vi oplever det hver eneste dag, men hvis du ser på, hvor mange artikler der rent faktisk er lavet om, hvordan det her virker, så kan du tælle dem på to hænder,” siger Seunghwan Lee.
Det er målet for Seunghwan Lee at råde bod på den manglende viden, og samtidig vil han udvikle principper for, hvordan vi i fremtiden kan efterligne de biologiske smøremidler.
Når vand fungerer som smøremiddel i biologiske systemer, så er det blandt andet i samarbejde med nogle børstelignende glykoproteiner – sukkerstoffer, som er bundet til proteiner. Da sukker er opløseligt i vand, giver det glykoproteinerne, som kaldes muciner, en bemærkelsesværdig evne til at fastholde vandet. Resultatet er en gelé med over 90 % vand, der virker som en beskyttende hinde – og som smøremiddel. Ofte vil man samtidig se, at børsterne sætter sig fast på overfladen af eksempelvis brusk, og det er grunden til den meget effektive smøring af vores led.
”Hvis du har to overflader med disse børster, så har de en tendens til at frastøde hinanden. Og her har studier for nylig vist, at der under bestemte omstændigheder praktisk talt ingen friktion er. Udfordringen bliver at finde ud af, hvordan børsterne er lavet, så vi kan fremstille dem syntetisk. Samtidig skal vi finde ud af, hvilken opløsning de skal svømme i, for børsterne er meget følsomme over for både temperaturer, pH og elektrisk ladning, så hvis ikke vi finder den rigtige opløsning, så vil den smørende effekt ikke blive så stor, som vi gerne vil have,” siger Seunghwan Lee og fortæller, at han ved at efterligne børsternes egenskaber på sigt vil imitere naturens måder at smøre på.
Til sin forskning i nye, vandbaserede smøremidler skal Seunghwan Lee blandt andet bruge slim fra mave, tarm, mund og øjne på dyr. Væsker som spyt fra mennesker vil også indgå i projektet. Foto: T. Kaare Smith
Vil bruge slim fra dyr
Som det første skridt i arbejdet vil Seunghwan Lee tage en lang række prøver af de smøremidler, som findes i øjne, mund, mave og tarm på svin og kreaturer, ligesom han også vil indsamle spyt fra mennesker. For der er stor forskel på egenskaberne, alt efter hvor det biologiske smøremiddel optræder i kroppen. Det kan få praktisk betydning, når man ser på, hvor de nye smøremidler fremover kan finde anvendelse. Det kan for eksempel være en fordel for medicinalindustrien, hvis katetre og forskellige endoskoper med fordel smøres med vandbaserede midler.
“Det er meget vigtigt, at vi forstår de smørende egenskaber, for de vil næsten helt sikkert være forskellige, alt efter hvor i kroppen de forekommer. Og hvis de er det, så bør vi også smøre vores katetre og endoskoper forskelligt. Derfor er mit første mål at få afklaret, hvordan mucinerne fungerer, for hvis vi kan skabe en slim, som ligner den, vi har i maven eller i tarmene, så er det jo også meget nyttigt inden for den biomedicinske industri og kan bruges til at udvikle nye måder at smøre endoskoper på,” siger Seunghwan Lee, men understreger, at ambitionerne ikke slutter her.
“Det helt store mål er at udfordre olie som smøremiddel. Jeg synes, det er åbenbart, at det ville fungere inden for biomedicin, men lidt længere ude i fremtiden ligger der også muligheder, for eksempel som motorolie til bilindustrien. Der er lang vej, men vi er ved at tage de første skridt,” slutter Seunghwan Lee.
Af Tore Vind Jensen