Ny forståelse af signaltransport i biologisk inspirerede 2D-materialer

torsdag 04 feb 21

Kontakt

Kaare Hartvig Jensen
Lektor
DTU Fysik
45 25 27 49
Med en bevilling på 4 mio. kr. fra Villum Fondens YIP+ program skal Kaare Hartvig Jensen over de næste 3 år forske i fysikken bag hormontransport i blade. Hans nyeste forskning peger mod at forskningsparadigmet skal tænkes anderledes.

En grundlæggende mekanisk ting planter kan, er at de bevæger sig i forhold til sollys. Når planten opfatter, at den er i skygge, bliver der, kort fortalt, givet et signal via et kemikalie, der bliver frigivet. Man kan sige at planten fornemmer, at der er noget galt, så bliver der frigivet et hormon, der hedder auxin.

Auxin er et vigtigt vækstregulerende og sansehormon i planter spiller en afgørende rolle i koordineringen af mange vækstprocesser i plantens livscyklus. 

Med dette projekt vil Kaare afdække den fysiske mekanisme til auxintransport i blade. Hvordan foregår processen, og hvad er den bedste måde at transportere signaler på? Det er et grundlæggende biofysisk spørgsmål, som også er interessant i forhold til design af nye biologisk inspirerede 2D-materialer.

”Blade er usædvanligt flade, og derfor er det interessant at tænke over hvordan et kemisk signal kan bevæge sig rundt. Der er to muligheder. Den ene mulighed er at alle celler er lige godt forbundne. Det kunne man tænke sig var en fordel, fordi det betyder, at alle signaler demokratisk kan bevæge sig rundt så alles mening bliver hørt lige meget”.

”Vores eksperimenter viser dog, at alle celler ikke er lige godt forbundne. Det gør, at de her blade fungerer som et anisotropt materiale. Det betyder, at det har forskellige transportegenskaber i forskellige retninger. Der er ikke helt en supermotorvej i en bestemt retning, men det er lidt hen af den tankegang. Så vi har blanding mellem at man kan godt få signaler af lidt skæve veje, men at der er en foretrukken vej”, forklarer Kaare Hartvig Jensen, der er lektor på DTU Fysik.

Ny retning inden for forskningsområdet

Med sine nye data vil Kaare bevise at forskningsområdet skal bevæge sig i en ny retning.

”Selvom det nuværende paradigme inden for forskningen siger, at transporten er en aktiv energiproces, fordi passiv molekylær diffusion ikke er i stand til at transmittere en signalimpuls over lange afstande, så viser mine nye data imidlertid, at diffusion er i stand til at skabe sofistikerede signaltransmissionsmønstre, når de kombineres med vævsanisotropi”, forklarer Kaare.

For at løse spørgsmålet om aktiv biologisk vs. passiv fysisk kontrol vil Kaare undersøge den grundlæggende fysik af diffusion i en helt ny klasse af mikrofluidbaseret biomateriale. Enheden efterligner de lokale rumlige asymmetrier, der findes i plantevæv. Den centrale hypotese er, at globale kemiske signaltransportruter kan kodes i lokale materialegenskaber.

Metoden Kaare bruger er tværfaglig og trækker på hans ekspertise inden for soft matter, plantebiologi   og mikrofabrikation. Hans gruppe samarbejder internationalt, og de anvender deres nye resultater på åbne spørgsmål inden for blødstoffysik, plantebiologi og materialeteknik. 

Desuden kan det føre til nye bio-inspirerede 2D-materialer, der er i stand til hurtigrettet diffusion. Det vil fremme feltet og udvide forskningen i celle-celle signalering med adskillige grundlæggende fysiske og biotekniske anvendelser. 

Bevillingen fra Villum Fondens YIP+ program er på 4 millioner kr. og løber de næste 3 år. Programmet er et nyt initiativ der skal sikre de mest talentfulde Young Investigator bevillings-modtagere fra 2016 en stabil forskerkarriere.

Relaterede Videoer  

video thumbnail image

video thumbnail image

Susanne Brix Pedersen

video thumbnail image

Vis flere