De är ideala för bland annat återfuktning och sårförband. Hydrogeler har eftertraktade egenskaper för såväl skönhets- som läkemedelsindustrin. Men tillverkningen kräver skadliga kemikalier. Nu kan kemiforskaren Lauren McKee ha hittat proteinet som helt kan förändra produktionen – i tallskogen.

Återfuktande ansiktsmasker, bland annat i form av sheet masks, har blivit en populär form av hudvård. De är enkla att använda och återfuktar huden. Det som ger huden fukt är hydrogel, som också har visat sig mycket användbart i sårförband. Men hittills har hydrogel inte gått att framställa på ett hållbart sätt.

– Hydrogel återfuktar huden effektivt eftersom det innehåller 95 procent vatten. Det är ett populärt material, men jag tror inte att människor generellt vet vad det är och hur det fungerar. Det kan vara skrämmande att titta på innehållsförteckningen på en del kosmetiska produkter med hydrogel, säger Lauren McKee, forskare i biokemi på Kungliga tekniska högskolan, KTH.

Toxiska kemikalier

Problemet är att produktionen i dag antingen involverar petroleumbaserade polymerer eller kemiska modifieringar med farliga kemikalier. Hydrogel bildas av någon form av polymer, en kedjeformad rörlig molekyl, som binds till en tredimensionell struktur.

Den i sin tur binder vatten väldigt bra, men kan också binda andra molekyler, till exempel mediciner. Ofta har man använt natriumpolyakrylat, polyvinylacetat och liknande petroleumbaserade polymerer. Men eftersom de inte är hållbara är de inte lämpliga i många av produkterna som man vill använda hydrogelen till. Då har man i stället börjat använda kolhydratpolymerer.

Problemet med dem är att det krävs en rad kemiska modifieringar för att få till de 3D-strukturer man är ute efter, processer där kemikalier som borax, som kan vara toxiska, används.

– I den processen får man stora mängder kemiskt avfall och slutprodukten kan också innehålla molekyler som man helst inte vill ha där. Borax till exempel är inte en ingrediens i hyrdrogelen, men används vid framställningen. Och det är svårt att bli av med alla molekyler när hydrogelen väl har formats, säger Lauren McKee.

Lauren McKee är forskare i biokemi på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm.
Foto: Salla Koskela

Hittade proteinerna i jorden

Det är här Lauren McKees upptäckt kommer in i bilden. Hon är forskare i biokemi och egentligen framförallt inriktad på kemiska processer i jorden, proteiner och enzymer som påverkar nedbrytningsprocesser.

Det var också där, i tallskogens översta jordlager, som ännu inte helt har förmultnat hon hittade helt nya proteiner. De kan användas för att framställa hydrogel – på ett hållbart sätt.

Av en slump upptäckte hon proteinerna i laboratoriet och nu samarbetar hon med forskare inriktade på materialforskning, ganska långt ifrån hennes ursprungliga forskningsområde.

– Det här är ett helt nytt koncept. Det är ingen som har förstått att de här proteinerna som jag har upptäckt kan användas på det här sättet. Det är minst sagt spännande.

Produceras av bakterier

Det Lauren McKee såg var att proteinerna har förmågan att korsbinda kolhydrater till de 3D-strukturer som är så bra på att binda vatten – utan de skadliga kemikalier som i dag används. I ungefär 18 månader har hon kartlagt två av proteinerna och deras förmåga att bilda gel.

– Nu ska jag utöka den kartläggningen för att slå fast vilka av proteinerna som är bäst för just det här användningsområdet.

Det handlar om proteiner som produceras av bakterier som finns i jorden, men de går också att förhållandevis enkelt framställa i laboratoriet, en process som tar cirka tre dagar.

– Efter det blandar vi en lösning med kolhydrater med en lösning med proteinet – och det är allt. Det låter för enkelt, men det är en väldigt enkel process. Proteinet och kolhydraterna interagerar på samma sätt som i naturen, det vi kallar biomimik.

Måste ha lång hållbarhet

Utmaningarna framöver handlar bland annat om att få hydrogel med en tillräckligt lång hållbarhet. Alla komponenter är naturligt förekommande molekyler och för att hydrogel ska kunna användas i kosmetiska produkter är 6-12 månaders hållbarhet ett minimum.

– Vi måste se till att gelen är stabil, men det är också viktigt att den är allergisäker. Eftersom vi använder proteiner måste vi vara väldigt försiktiga och testa för alla tänkbara reaktioner.

Släktet som proteinerna hör till finns i princip överallt, till exempel i skogen och i jordbruksmiljöer, men just de här specialiserade arterna är unika för det här släktet. De få som finns omskrivna har man tidigare inte sett den här egenskapen hos och Lauren McKee är först med att se det här användningsområdet. Hon menar att jorden är en mycket underskattad miljö för att hitta nya enzymer och proteiner.

– Man satsar väldigt mycket resurser på forskning om den mänskliga tarmfloran och dess bakterier. Men det finns en lika stor eller ännu större artrikedom och lika många enzymer i jorden.