Tulevaisuuden lääkkeiden ja materiaalien hallinta saattaa tapahtua punaisen valon avulla.

Tämä on yksi päätuloksista Kim Kuntzen väitöstutkimuksessa, joka keskittyi punaiseen valoon reagoiviin molekyyleihin.

Hallintaa valolla

Kuntzen tutkimus selventää, kuinka niin kutsuttuja valokytkimiä, molekyylejä, jotka muuttavat muotoaan altistuessaan tietyn väriselle valolle, voidaan hyödyntää.

Valokytkimet mahdollistavat älykkäiden lääkeaineiden ja materiaalien kehittämisen, joiden toimintaa hallitaan valon avulla. Vaikka useimmat näistä molekyyleistä toimivat ultraviolettivalolla, joka on haitallista niin eläville organismeille kuin synteettisillekin aineille, Kuntze on keskittynyt tekemään niistä toimivia punaisen valon kanssa.

Kemian rajojen venyttäminen

Vertaamalla muovipalaa ja elävää kudosta Kuntze huomauttaa, että kemian mahdollisuuksissa on vielä paljon opittavaa.

- Muovinpalaa ja elävää kudosta vertaamalla käy nopeasti selväksi, kuinka kaukana olemme kemian kaikkien mahdollisuuksien hyödyntämisestä, Kim Kuntze sanoo.

Hän ennakoi tulevaisuuden materiaalien olevan vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa, mahdollistaen esimerkiksi valolla ohjattavien pehmytrobottien ja lääkeaineiden kehityksen.

Väitöskirjan löydökset

Tutkimuksessaan Kuntze tutki kolmea tapaa aktivoida valokytkimiä punaisella valolla:

- Siirtää tunnetun valokytkimen toimintaväri ultravioletista punaiseen muokkaamalla molekyylirakennetta.

- Hyödyntää uusia rakenteita, jotka absorboivat punaista valoa.

- Käyttää punavalolla aktivoitavia katalyyttejä epäsuoraan valokytkentään.

Hänen havaintonsa osoittivat, että kaikki kolme strategiaa ovat tehokkaita sekä valokytkimissä että molekyylimoottoreissa.

- Kullakin strategialla on etunsa ja haasteensa tehokkaan, nopean ja kestävän valokytkennän toteuttamiseksi. Tästä johtuen yksi ihanteellinen valokytkinmalli ei voi saavuttaa kaikkia eri sovelluksille asetettuja tavoitteita, vaan tulevaisuuden haaste on löytää kuhunkin käyttöön paras ratkaisu, Kim Kuntze toteaa.

Kim Kuntzen tausta

Kim Kuntze on kirjoittanut ylioppilaaksi Turun suomalaisen yhteiskoulun lukiosta ja valmistunut kemian diplomi-insinööriksi Tampereen yliopistosta.

Väitöskirjatutkimuksensa hän teki professori Arri Priimägin Smart Photonic Materials -tutkimusryhmässä ja osittain kemian nobelistin Ben L. Feringan johdolla Groningenin yliopistossa Alankomaissa. Kuntze on myös intohimoinen orgaanisen kemian opetuksen ja lintutieteen kehittäjä.

Tuleva väitöstilaisuus

Kim Kuntzen väitöskirja, "Strategies for Red-Light Photoswitching", tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopistossa 1.9.2023.

Vastaväittäjänä toimii dosentti Zbigniew Pianowski Karlsruhen teknillisestä yliopistosta ja kustoksena professori Arri Priimägi.