8dansk kemi, 82, nr. 5, 2001

PROFILEN

Ren atmosfære - fra opfindelse til produktionDer skulle en god portion stædighed, fagligt overblik og en brændende tro til før Peter Mos-borg Petersen og Jan Villadsen fik deres opfindelse i produktion. En kombineret renrums arbejdsboks/inkubator med samtidig sikkerhed og kontrol af gaspartialtryk. Det har bl.a. stor betydning for korrekt dyrkning og håndtering af celler

Af Katrine Meyn, km@techmedia.dk

Startskuddet til det hele kom, da professor, dr.med., afd.leder ved Afd. for Virus og Kræft i Århus, Kræftens Bekæmpelse, Peter Ebbesen blev opmærksom på, at cellebiologiske forsk-ningsresultater generelt bygger på undersøgelser udført ved atmosfærisk ilttryk, - dvs. et iltpartialtryk på 21 kPa. Dette er ikke fysiologisk korrekt. Celler i den menneskelige organisme eksisterer ved væsentligt lavere iltpartialtryk fra max. 15 kPa og ned. I organerne varierer det fra ca. 8 kPa og ned til 2-3 kPa - i tumorer kan det være endnu lavere.

I 1991 bad Peter Ebbesen Jan Villadsen om at arbejde med at dyrke og undersøge knoglemarvsceller fra mus under forskel-lige fysiologiske iltpartialtryk.

- Formålet var at undersøge, om cellerne ændrer opførsel, når de dyrkes ved forskellige iltpartialtryk, Det store problem var, at der ikke fandtes noget apparatur, der præcist kunne holde et fysiologisk iltpartialtryk. Jeg konstruerede nogle små lukkede overtrykskamre, men man kunne ikke håndtere og manipulere cellerne i dem.

- Er man interesseret i at holde nogle givne gastryk i et arbejdsrum, kan det gøres forholdsvist simpelt ved at gennem-strømme rummet med den gasblanding, man ønsker, og dermed skabe overtryk. Det gav en del problemer – iltpartialtrykket kunne ikke holdes konstant, og der var risiko for forurening af omgivelserne. Det sikkerhedsmæssige problem er særligt uheldigt, når der arbejdes med virus, genmateriale, bakterier o.l. Senere forsøgte jeg at løse problemet ved at skabe undertryk i arbejdsrummet, men det gav problemer med kontaminering af det dyrkede materiale. Desuden blev gasforbruget urimeligt stort på trods af forsøg på optimal tætning, fortæller Jan Vil-ladsen.

- Jan præsenterede problemstillingen for mig, hvilket gav mig ideen til opfindelsen og det senere patent. Jeg udnyttede for-delene ved både overtryks- og undertrykskabinetter og undgik ulemperne, forklarer Peter Mosborg Petersen.

Princippet i patentetSom det gælder for de fleste gode ideer, så er også denne enkel. Løsningen består i at etablere en boks i en boks. Den inderste boks, der udgør arbejdsrummet, er omgivet af en ydre boks. Rummet imellem de to bokse udgør et intermediært rum, der fungerer som en slags bufferzone. I intermediærrummet er gas-partialtrykket af den relevante gas konstant lavere end i arbejds-rummet og totaltrykket er lavere end totaltrykket i både arbejds-rum og omgivelser. Derved undgås uønsket eller ukontrollabel diffusion eller flow mellem arbejdsrum og ydre omgivelser. Der

Peter Mosborg Petersen (tv)1986: Cand med. fra Århus Universitet1991: Videnskabelig assistent på Afd. for Virus og Kræft, Kræftens Bekæmpelse, Århus under ledelse af Peter Eb-besen1997: Klinisk lektor ved Århus Universitet, Den sundheds-faglige Kandidatuddannelse.1999: Lægefaglig reumatologisk konsulent for Hans Jansens Hjem, Århus, Gigtforeningen2000: Overlæge, medicinsk afdeling, Randers Centralsyge-hus (speciallæge i reumatologi og intern medicin)

Jan Alexander Villadsen(th)1991: Påbegynder under det medicinske studium samar-bejde med Peter Ebbesen, Afd. for Virus og Kræft, Kræften Bekæmpelse, Århus. Tildeles bl.a. skolar stipendium af Kræftens Bekæmpelse.1993: Cand.med. fra Århus Universitet 1993: Videnskabelig assistent på Afd. for Virus og Kræft, Kræftens Bekæmpelse, Århus.1995: Starter på speciallægeuddannelsen til Klinisk Immu-nolog, Skejby Sygehus.2000: 1. reservelæge på Klinisk Immunologisk Afdeling, Odense Universitetshospital

▼

Foto: Morten JacFotografi

9 dansk kemi, 82, nr. 5, 2001

10dansk kemi, 82, nr. 5, 2001

kan kun ske diffusion fra arbejdsrum til intermediært rum og fra ydre omgivelser til intermediært rum i tilfælde af eventuel lækage i pakninger. På den måde bliver en eventuel trykgradient mellem arbejdsrum og omgivelser mindsket eller helt elimine-ret. Intermediærrummet er særlig vigtigt ved gennemføringer og er også etableret i handskegennemføringer.

Patentet udnytter forskellige tætningsmaterialers egenskaber mht. gaspermeabilitet. Væggene mellem arbejdsrummet og det intermediære rum kan f.eks. bestå af en gaspermeabel membran, som tillader en kontrolleret diffusion af en given gas mellem arbejdsrum og intermediærrum. Det vil typisk være ved gen-nemføringer til arbejdsrummet. Gasforbruget i boksen kan blive meget lavt, da der primært reguleres over intermediærrummet. Præcisionen er høj, og gaspartialtrykket i arbejdsrummet er næ-sten konstant uden fluktuationer. Arbejdsrummet i boksen kan fungere som et ren-rum Klasse 100, som er godkendt til aseptic processing, og det er målet at komme endnu længere ned.

Risikoen for forurening og kontaminering er nedsat betydeligt i forhold til kendt teknologi. Opstår der lækage registreres den, og partiklerne og gasserne fanges i intermediærrummet, ledes hen til filtre og fjernes.

I øjeblikket forbereder de to læger en posterpræsentation til en kongres (VII European Congress of International Society of Blood Transfusion), der afholdes 15.-18. juli i Paris.

Anvendelsesmuligheder- Da de fleste nuværende forskningsresultater inden for basal cellebiologi er udført under ufysiologiske iltpartialtryk, skal en del af disse resultater verificeres og eventuelt revideres. Det er en langsommelig og undertiden vanskelig proces, som kræver dokumentation, og det er først i de seneste år, at forskningsre-sultaterne er begyndt at komme, siger Peter Mosborg Petersen.

Inden for bioteknologien er situationen anderledes. Her er

det nødvendigt at kunne dokumentere høj sikkerhed og optimal kvalitet, reproducer- og dokumenterbarhed, når man dyrker og håndterer biologisk væv/celler i længere tid uden for orga-nismen med henblik på senere at transplantere (indsætte) det biologiske materiale i den menneskelige krop. Forskningen er først lige kommet i gang, men iltens betydning for en række cel-lebiologiske forhold er dokumenteret.

Et eksempel er In Vitro fertilisering hvor den seneste forsk-ning peger på iltens betydning for modning af det fertiliserede æg (reagensglasbørn), og hvor betydningen af optimal sik-kerhed mod kontaminering af det In Vitro modnede æg er åbenlys.

Et andet eksempel er tissue-engineering (ingen dækkende dansk betegnelse), der kom frem i 1998. I denne disciplin udtages væv/celler, som opformeres og eventuelt manipuleres uden for kroppen, inden de gives tilbage til patienten. Peter Ebbesen har arbejdet med stamceller fra navlesnorsblod, hvor man finder høj koncentration af stamceller, der kan bevares og udnyttes til senere brug. Stamceller kan i princippet ekspanderes og blive til mange forskellige celletyper og en række forskelligt væv. Eksempelvis kan de opformeres og senere transplanteres til individer, som har behov for normale blodceller ved blod-kræftsygdomme og andre kræftsygdomme. Stamceller kan også blive til andre celler og anvendes som bruskceller ved slide-gigt, hjertemuskel- og blodkarceller ved blodpropper i hjertet, hjerneceller ved Parkinsonisme og Alzheimers sygdom og en række andre sygdomme, hvor vi i dag har dårlige behandlings-muligheder.

Dvs. at der er et enormt potentiale inden for bioteknologi, tis-sue engineering, og med korrekt opformeringsteknik og optimal kontrol af opformeringsproceduren er der store muligheder for bedre behandling af en række lidelser.

En sej kamp op ad bakke- At gå fra ide til realisering af projektet har været en lang sej kamp op ad bakke, og angsten for at vi ikke kunne nå at skrabe penge sammen til at vedligeholde vores patent lå hele tiden i baghovedet. At det overhovedet har kunnet lade sig gøre, skyldes kun at vi alle tre har erhverv ved siden af og har kunnet arbejde i vores fritid, fortæller de.

I første omgang gik det ellers rimelig let. Jan Villadsen og Peter Mosborg Petersen supplerede hinanden godt, da paten-tet skulle skrives. At Jan havde læst nogle år på DTU, før han skiftede til lægestudiet viste sig at være en stor fordel. Kræf-tens Bekæmpelse finansierede patenttagningen, fik patentideen evalueret i 1993 og den endelige patentansøgning blev indleve-ret i 1994. Patentet blev udtaget i USA (1998), Europa (2000), Australien (1999), Norge (2001) og Japan (2001). 1994-1997 gik med konstruktion af en prototype, og i 1998 blev den fær-digbygget.

- Kræftens Bekæmpelse ændrede i 1997 patentpolitik og til-bød os at generhverve alle patentrettigheder, hvilket vi gjorde i 1998, hvorefter vi gik i gang med at søge finansiering, fortæller Peter Mosborg Petersen. De tre opfindere Peter Mosborg Peter-sen, Jan A. Villadsen og Peter Ebbesen stiftede firmaet ViVoX ApS. ViVoX er sammensat af ordene: In Vivo og Oxygen.

- De sidste tre år har været en lang modnings- og læreproces, men vi har suppleret hinanden godt i vores bestræbelser på at få realiseret ideen. Det var svært at rejse den nødvendige kapital, og de offentlige og halvoffentlige støtteordninger kunne langt fra dække kapitalbehovet, og samtidig var det nogle skrappe vilkår, der kunne tilbydes. De skulle have andel i virksomheden, efter tre år skulle der være genereret en indtægt, og blev det en succes, havde de ret til at fortsætte som aktionærer med eksem-pelvis 5% ejerskab. Der var ikke mange alternativer, udover et råd om at gå ned i vores bank og forsøge der. Finansieringen

Tværsnit af arbejdsboksen, som det ser ud i det amerikanske patent, der blev udtaget i 1998. Interesserede kan se hele patentet på http://www.delphion.com/cgi-bin/viewpat.cmd/US05730777_

PROFILEN

11 dansk kemi, 82, nr. 5, 2001

lykkedes da også kun pga. vores vedholdenhed, fortæller Jan Villadsen.

En lille nisse rejsteDa finansieringen endelig var kommet på plads, manglede de »blot« at finde en virksomhed, der kunne producere, og en der kunne sælge boksen.

- Vi begyndte bogstaveligt talt på »den lille nisse rejste« og var vidt omkring i Europa og USA. Den bedst kvalificerede produktionsvirksomhed viste sig at være en mindre dansk ingeniør- og udviklingsvirksomhed - DIS, Dansk Ingeniør Service. Størrelsen var vigtig for os, da vi selv ønskede at deltage i processen og have fingeren på pulsen. Deres tekno-logiske viden inden for bl.a. regulerings- og materialeteknik var i top, og da de allerede havde arbejdet med at lave en mere traditionel handskeboks til Danisco til analyse af luftbobler i iskrystaller, var de oplagte, fortæller Jan Villadsen.

Mesibo, en nyetableret dansk bioteknologisk virksomhed, så mulighederne for et samarbejde med ViVoX. Firmaet ønskede i deres navlesnorsblodbank at tilbyde et samlet koncept med sik-ker opformering af og forskning i stamceller fra navlesnorsblod. De fik salgsrettighederne inden for det bioteknologiske område i december 1999. Nulserien, prototypen, blev præsenteret her i foråret (21. marts 2001), og de første ordrer på Mesiboxen, som den hedder inden for det bioteknologiske område, er afgivet.

- Vi har stadig salgsrettighederne til alle andre områder og ser oplagte anvendelsesmuligheder inden for elektronikindustrien, nanoteknologi, kemisk industri, fysik, rumfart osv. hvor vi søger potentielle samarbejdspartnere.

En opringning fra NASADer er en sjov krølle på historien. I 1998 laver Jan Villadsen en hjemmeside.

- Ugen efter blev jeg ringet op af nogle amerikanere. Efter at have talt med dem i nogle minutter blev jeg klar over, at jeg sad i telefonmøde med folk fra NASA. En af dem jeg talte med var tidligere astronaut og arbejdede nu med en handskeboks. Den

nuværende handskeboks i MIR havde, som han sagde, kun to »levels of containment«. De var interesserede i vores patent, fordi det var en tre »levels of containment« opfindelse. Når alting er vægtløst er sikkerheden af største vigtighed, og det var især sikkerheden i patentet, de var tiltrukket af. De tre »levels of containment« var:Closed compartmentUnder pressure in the closed compartmentProducing an intermediær space with even lower pressure (dob-beltvæggen)- Det er svært at lave en dækkende oversættelse, og vi har siden brugt terminologien direkte. Det viste sig, at NASA og NASDA var i gang med at forhandle om udviklingen af en handskeboks til den nye internationale rumstation. Vi kontaktede deres pro-ducent og deres contractor. Men det går meget langsomt inden for rumfart. Vi håber fortsat på at få lavet en aftale, og selv om størrelsesordenen er lille (max. 25 bokse), så vil det være utrolig spændende at få sit produkt ud i rummet, slutter Jan Villadsen.

PROFILEN

Nyt om supertunge elementerForskere i Dubna (i Rusland) har nylig berettet, at de har fremstillet isotopen

292116Den er α-radioaktiv med

halveringstid 50 ms. Atom-kernen indeholder 3 neutroner mere end

289116som blev fremstillet på Law-rence Berkeley laboratoriet (Californien) i 1998.

I løbet af de sidste to år har vi hørt om grundstofferne 118 og 116.

Bos

2000: Another superheavy isotope sighted. Chemical & Engineering News. 7. august: 55.