Klaara Kannisto

1. sija, Kansainvälinen sarja
Klaara Kannisto

Effects of Nicotine on a Primary Lipid of Lung Surfactant: Testing the Stability and Efficiency Using Subphases of Different Ion Strengths and pH

(Tekijän oma suomennos otsikosta
Nikotiinin vaikutus keuhkojen pinta-aktiivisen aineen peruslipidiin. Sen stabiliteetti ja tehokkuus eri pH:ssa ja ioni vahvuuksissa liuoksissa)

Kilpailutyö

Klaara, 18, opiskelee Helsingin Suomalaisessa Yhteiskoulussa.

Klaara päätti yhdistää työssään kemian ja lääketieteen tutkimalla riippuvuutta aiheuttavan nikotiinin roolia keuhkorakkuloiden rakenteen tuhoajana. Aihe on perusteltu, koska tupakoitsijoita on nykyisin valtava määrä ja tupakoimiseen liittyy paljon hengityselinsairauksia.

Keuhkoilla on suuri pinta-ala ja pinta-aktiivinen aine on erittäin herkkä ilmansaasteille. Klaara tutki monitieteisessä ja korkeatasoisessa työssään nikotiinin vaikutusta keuhkojen pinnalla olevan molekyylikerroksen, aktiivisen hengittävän lipidipintakerroksen toimintaan. Pintakerroksen normaali toiminta mahdollistaa tehokkaan sisään- ja uloshengityksen sekä ylläpitää keuhkojen rakennetta.

Tutkimustyössä fosfolipideistä rakennettiin yksittäisen molekyylikerroksen paksuinen kalvo vesi-ilma rajapinnalle Langmuir-Wilhelmy menetelmää käyttäen. Menetelmällä voitiin seurata rajapinnalla tapahtuvia pintapaine- ja pinta-alamuutoksia kemiallisten olosuhteiden muuttuessa. Koejärjestelyissä pinta-painekäyttäytymistä tutkittiin suolakonsentraation (CaCl2 ja NaCl ioneilla), pH:n ja nikotiinin suhteen. Nikotiinin havaittiin yleisesti heikentävän pinta-aktiivisen aineen stabiilisuutta. Ilman ioneja pinta-aktiivisen aineen havaittiin olevan vahvimmillaan pH 10:ssa, kun taas ionisessa lioksessa sekä happamat (pH 4), että emäksiset (pH 10) olosuhteet stabililoivat pintakalvoa.

Klaaran työstä ilmenee, että keuhkorakkulapinnan kaltaisten kalvojen käyttäytymistä voidaan seurata laboratorio-olosuhteissa kemiallisen ympäristön muuttuessa. Kehitetty menetelmällisyys ja jatkotutkimus voivat johtaa tuloksiin, jotka mahdollistavat hoitomuotojen kehittämisen sairauksiin, joilla on syy-yhteys keuhkojen pinta-aktiivisen aineen toimintahäiriöön, esimerkiksi keuhkoahtaumatautiin.

Työn ohjaajana toimivat kemian opettaja Elina Näsäkkälä ja tekniikan tohtori Lasse Murtomäki Helsingin teknillisestä korkeakoulusta.

Arvioijien kommentit Klaaran työstä

Klaara on toteuttanut  laadukkaan ja teoreettisesti vaativan tieteellisen tutkimuksen. Hänellä on työssään rohkea kemiallinen lähestymistapa farmakologiseen ongelmaan. Työ on luonteeltaan monitieteellinen sisältäen esimerkiksi koordinaatio- ja pintakemiaa, mutta päätyen farmakologisiin sovelluksiin liittyviin johtopäätöksiin. Klaaran tutkimushypoteesi on toimiva ja hänen johtopäätöksensä ovat relevantteja ja loogisia.

Klaaran työssä esitellään selkeästi viitetietoineen lääketieteellinen perusta, tutkimusmenetelmä, laitteiston toimintaperiaate, tutkimushypoteesi ja tehdyt kokeelliset oletukset. Huolellisesti suoritettujen kokeiden tuloksista on osattu vetää oikeat johtopäätökset.  Tutkimusaineisto on runsas ja monipuolinen. Tulosten käsittelyssä tekijä hyödyntää taulukoita ja kuvaajia. Ansiokas ja hyvin tieteellisesti raportoitu työ, jossa on vaikuttava lähdeluettelo.

Klaaran harrastukset

Klaara harrastaa viulunsoittoa, juoksemista ja erilaisiin kulttuureihin tutustumista.