Olika former av glas har följt Karlsson genom yrkeslivet


Av Peter Sandström (MfÅA 10/98

Glas är ett ämne som följt med Kaj Karlsson genom hans yrkesliv.

Glasens form, kvalitet och funktion har givetvis varierat. De produkter han kom i kontakt med som driftsingenjör på Notsjö glasbruk i början av 60-talet har i praktiken inte mycket koppling till de bioaktiva glas Karlsson som professor lett utvecklingsarbetet kring under 1990-talet vid Åbo Akademi. 
  Materialkemiskt är glas ett mycket intressant material, som kan modifieras och användas på många fler sätt än en lekman föreställer sig, säger Kaj Karlsson, som avgick med pension från professuren i oorganisk kemi fr.o.m. april.
 

Glas är ett mycket intressant material, som kan modifieras och användas på många fler sätt än en lekman föreställer sig, säger Kaj Karlsson, som avgick med pension från professuren i oorganisk kemi fr.o.m. april.
 

 Karlsson, född och uppvuxen i Helsingfors, har avlagt sina examina vid Tekniska högskolan. På vägen tog han också postgradual examen i glasteknologi vid universitet i Sheffield. En stor del av 60-talet var han verksam inom industrin, dvs. Wärtsilä i Notsjö och Arabia, först som driftsingenjör och senare som teknisk ledare och chef för produktuvecklingen. Sen ledde vägen till Åbo.
  Professuren i oorganisk kemi var ledigförklarad i tidningen. Jag sökte och fick den, berättar Kaj Karlsson, som verkade som t.f. professor från juli 1970 och blev utnämnd till ordinarie ett par år senare.
 I praktiken övertog Karlsson ena halvan av Anders Ringboms tidigare professur i kemi, företrädesvis analytisk kemi och oorganisk kemi, vilken hade spjälkats upp i två grenar. Erkki Wänninen fortsatte på den analytiska sidan, medan Kaj Karlsson tog över den oorganiska biten.
  Jag gavs rätt fria händer att utforma en ny inriktning, minns Karlsson, som från början betonade forskningen inom i synnerhet material- och högtemperatur-kemi.
  De flesta material processas i höga temperaturer t.ex. stål, järn, glas, keramer. Men på 70-talet var forskningen på området det oaktat mycket blygsam i Finland.
 Redan från början försiggick mycket av arbetet i nära samarbete med industrin, och den forskning som inledningsvis koncen-trerades kring olika material vid höga temperaturer fick med tiden en inriktning till, nämligen förbränningskemi, en sektor som vid ÅA har utvecklats kraftigt på 1980- och 90-talet under ledning av professor Mikko Hupa
 Hupa var för övrigt Karlssons elev på 70-talet.
  När han sedermera tog över förbränningskemin kunde jag börja koncentrera mig mera på materialsidan, säger Kaj Karlsson.
 I fokus sattes då bl.a. synteskemin, dvs. forskning kring framställning av olika material. Ett viktigt delområde utgjordes av glaskeramer, som kan ses som en blandning av glas och keramik.
  Det är ett område som jag nosade på redan på 70-talet inom ramen för ett projekt som finansierades av NORDFORSK, minns Kaj Karlsson.
  Idén var då att försöka framställa glaskeramer utgående från nordiska råvaror, typ fältspat.

Medicinska tillämpningar
Inom ramen för NORDFORSK-projektet blev Kaj Karlsson också för första gången bekant med idén att det kunde vara möjligt att använda keramer för medicinska ändamål. Det var inte sista gången han ställdes inför den problematiken.
  År 1984 blev jag uppsökt av en odontolog som hade en idé som jag tyckte var märklig. Han ville belägga guldtänder med ett ämne som skulle göra det möjligt för dem att växa fast i tandbenet.
 Odontologen var Antti Yli-Urpo, och besöket var början till ett kompanjonskap som har blivit långt och fruktbart. Under slutet av 80-talet och hela 90-talet har samarbetet mellan akademins oorganiska kemister och TY:s odontologer nämligen avancerat och bidragit med rön som gett nya möjligheter att använda keramer och bioaktiva glas inom benkirurgin på områden som odontologi, ortopedi och plastikkirurgi. Sedan mitten av 90-talet har samarbetet också en mera kirurgisk inriktning under ledning av prof. Hannu Aro, ÅUCS.
 Ett av de primära målen var att åstadkomma en stadig, hållbar och sammanväxande fog mellan ett främmande ämne och levande vävnad. Kaj Karlsson och hans forskare började titta närmare på de möjligheter som glas erbjöd i sammanhanget.
  Glas består nämligen av ämnen som redan finns i kroppen, bl.a. fosfor, kalcium, natrium och kisel.
 Inom ramen för forskningen undersökte bl.a. Örjan Andersson de reaktioner som sker i gränsytan mellan glas och ben då ett implantat placerats i kroppen. Idén var att förstå och beräkna vad som bestämmer fastväxningsförmågan. Andersson kom fram till att det sker vissa jonbytesreaktioner, vilka resulterar i att glasytan förändras till kiselgel. På denna kiselrika yta bildas sedan en yta som är rik på kalciumfosfat. Småningom mineraliseras ytan så att den motsvarar benmineralen, vilket leder till att glas och ben växer fast i varandra.
  Processen kan jämföras med läkningen av ett benbrott, med den skillnaden att det istället för två benytor är en benyta och en glasyta som växer samman, berättar Kaj Karlsson.
 Det bioaktiva glaset absorberas sedan i kroppen och ersätts av ny benvävnad.

Prisbelönt forskning 
Under 90-talet har de bioaktiva glasen utvecklats och blivit hållbarare, vilket lett till en betydlig breddning av deras användningsmöjligheter. Samarbetet mellan forskarna vid ÅA och TY har bl.a. resulterat i ett nytt, effektivare sätt att fästa proteser vid ben med hjälp av bioaktiva glas.
  Den nya generationen glas kristalliserar inte då man bearbetar dem. Detta innebär att man kan forma materialet till små kulor, och med hjälp av kulorna kan man styra benväxten in i hål och räfflor som görs i protesen, berättar Kaj Karlsson.
 Genom att man väljer rätt kulstorlek kan man kontrollera por-storleken i glaskropparna, vilket är viktigt eftersom benväxten endast accepterar porer av en viss storlek. Det är möjligt att justera bioaktiviteten hos glasen så att de reagerar med olika hastigheter. Genom detta kan man reglera hur snabbt protesen växer fast i benet, tiden kan variera från några veckor till flera månader.
  En fördel med bioaktiva glas framför andra implantatämnen är att de inte lämnar efter sig slaggämnen i kroppen då de smälter, eftersom glasets ämnen redan finns i kroppen.
 Kaj Karlsson är en av forskarna i en grupp som tidigare i vår belönades med ett innovationspris för den nya metoden att fästa proteser vid ben. 
  Metoden kan användas för att fästa proteser, skruvar, plattor och andra implantat inom såväl medicin och odontologi som veterinärmedicin, konstaterar Kaj Karlsson.
 Åboforskarna har redan utfört mekaniska test på får och kaniner och därigenom analyserat hur bra implantaten slagit rot under ett givet antal veckor. 
  Det räcker ännu några år innan innan den nya metoden kan användas på människor. Metoden är i och för sig färdig, men den måste ännu testas och dokumenteras kliniskt innan den får grönt ljus av myndigheterna, säger Kaj Karlsson.
 I framtiden kommer möjligheterna att på ett hållbart sätt ersätta t.ex. slitna höftleder och lårbenshalsar hos människor att öka tack var den nya tekniken.
  Överlag är bioaktiva glas ett attraktivt alternativ på en mängd områden. Men deras användning kan ännu modifieras rätt mycket, tror Karlsson.
 Vid ÅA har Heimo Ylänen, medlem av protesgruppen, bl.a. tittat närmare på möjligheterna att fluidisera bioaktiva glas. Detta kunde på sikt möjliggöra en injicering av ämnet direkt i ben, vilket skulle kunna vara en revolu-tionerande metod inom kampen mot osteoporos, dvs. benskörhet. 
  Det kliniska behovet och möjligheterna till samarbete mellan olika discipliner och universitet har gjort forskningen kring bioaktiva glas särskilt intressant och meningsfull, tycker Kaj Karlsson, som nu siktar på att småningom trappa ned sin egen forskningsverksamhet.
  Är man inte med varje dag så hänger man ändå inte med i längden.
 Han kommer nu att satsa mera tid på sina fritidsintressen, dvs. segling, sommarstugan och trädgården.
  Jag har alltid varit intresserad av botanik, konstaterar Kaj Karlsson.