Fantomer och hydrogeler prisas av styrkeområdena

Under en lunchrast på ett seminarium för ett antal år sedan ställde Hanna Dobsicek Trefna, docent i signalbehandling och medicinsk teknik vid institutionen för elektroteknik, en fråga till några andra deltagare: Går det att göra vatten fast?

”Du borde prata med min kollega”, sa en deltagare och tipsade om Anna Ström, biträdande professor i tillämpad kemi vid institutionen för kemi och kemiteknik.

De båda fick kontakt, och lade på så sätt grunden för det samarbete som nu tilldelas Styrkeområdenas pris 2023.

Geler med kroppsliknande egenskaper

Hana Dobsicek Trefna arbetar med antennsystem för mikrovågsbehandling och diagnostik och behövde ett medium som fick signalerna att enklare ta sig in dit de skulle i kroppen, exempelvis till en tumör, som mikrovågor kan bota genom uppvärmning. Lösningen blev att samarbeta med Anna Ström och hennes arbete med hydrogeler – vilket kortfattat är en gel med högt vatteninnehåll (upp till 99 procent), som ändå beter sig som ett halvfast material. Det som håller ihop gelen är ett nätverk av polysackarider, och materialet kan sedan användas för att leda mikrovågorna från antenner till kroppen – ungefär som gelen vid ultraljudsundersökningar. De kan även användas för tester och verifikationer av instrument avsedda för medicinska tillämpningar.

– I två av gelerna har vi skapat kroppsliknande egenskaper, men materialet absorberar inget eller bara liten del av strålningen. I en tredje gel gjorde vi tvärtom – den används för att hindra att signaler från en antenn stör en annan, säger Hana Dobsicek Trefna.

Kalibrerar sjukvårdsinstrument

På detta sätt kan de antennsystemen skicka mikrovågor in i en kropp att detektera tumörer eller stroke – men utan att störa varandra. Hydrogelerna kan också användas i olika tester av instrument då de går att gjuta i mer verklighetstrogna former än till exempel en plastpåse med vatten, vilket gör att simuleringarna överensstämmer bättre med testerna.

Duon utvecklade också en oleogel, det vill säga ett material som innehåller olja i stället för vatten som lösningsmedel. Detta för att kunna efterlikna fettvävnader som är annars svårt att imitera/efterlikna.

– Detta är egentligen vårt viktigaste bidrag. Den konstgjorda vävnaden, ”fantomen”, representerar mänskliga fettvävnader så att sjukhusfysiker kan göra verifieringar, kalibrera instrument med mera. Fettfantomen består också av ofarliga material och utrustning som redan finns på sjukhusen för att göra hanteringen så enkel och billig som möjlig, säger Hana Dobsicek Trefna.

Både lätt och svårt att kombinera forskningsområden

Anna Ström och Hana Dobsicek Trefna har lärt sig mycket av sitt samarbete, genom att få inblickar i nya världar.

– Vi har till exempel bjudit in varandra att prata på konferenser inom våra respektive områden. För mig var det också helt nytt att mäta elektriska egenskaper på geler, det hade jag aldrig gjort tidigare. Men här lärde jag mig att det var viktigt för Hanas arbete, säger Anna Ström.

Men de medger också att de ibland stötte på hinder.

– Det är så klart olika kulturer på olika institutioner och avdelningar. Vi kände inte varandra innan detta, men har blivit goda kollegor och lärt oss mycket av varandra, säger Anna Ström.

Hana Dobsicek Trefna:

– Forskningsarbetet skiljer sig inte åt, men när vi skulle skriva artiklar tillsammans upptäckte vi att vi hade lite olika sätt att kommunicera – till exempel vad som var viktigt att ta med i texten och inte. Det kan skilja sig åt ganska mycket mellan en kemi- och en medicinteknikpublikation.

Att arbeta tvärvetenskapligt kunde också skapa vissa praktiska hinder.

– Det blir en annan typ av studie när man jobbar tvärvetenskapligt och det kan vara svårt att veta vart man ska vända sig med publikationer – till exempel kan det vara svårt att hitta granskare med tvärvetenskapliga kunskaper, säger Anna Ström.

Fantomen som Anna och Hana har utvecklat är nu vedertagen fettfantom och är en del av rekommenderade verifikationsrutin för instrument för hypertermibehandling på sjukhus runt om i världen.

– Framöver ska vi fokusera på att ta fram en ny design av de andra gelerna så att de blir mer användarvänliga, säger Anna Ström.

Styrkeområdenas pris delades ut av rektor Martin Nilsson Jacobi vid årets William Chalmersföreläsning den 7 november.