Elektrontomografi för att avslöja biomaterialets nanostruktur och dess konsekvenser

Den tredimensionella makromolekylära strukturen hos träceller spelar en viktig roll för egenskaperna hos enskilda celler och i slutändan hela vävnader. Alla produkter av trä och processer som används för behandling eller demontering av träceller/fibrer är påverkade av den ultimata nanostrukturen. Nanostrukturen hos de sekundära cellväggarna av träfibrer är trots dess betydelse olöst. Vi har utvecklat tekniker för att studera den makromolekylära strukturen hos träfibrer och har producerat idealiska 3D-polymera modeller av cellulosa-lignin-hemicellulosamatriser. Vårt tillvägagångssätt involverar bearbetning av träprover med avancerade Cryo-tekniker (snabbfrysning/frys-substitution) följt av TEM-elektron-tomografi (ET) med hög upplösning, den senare ger staplar av bilder (tomografier) för 3D-återuppbyggnadsbilder. I detta projekt kommer vi att förfina vår HR-TEM-ET-teknik och undersöka ett brett spektrum av fysiologiskt olika träcellstyper samt industriellt bearbetade fibrer (kemiska/mekaniska massafibrer) där förändringar i fibernanostruktur är viktiga för energibesparing och demontering av cellväggar för användning som biobränsle. Framförallt kommer vi att utveckla ett komplett Cryo-tillvägagångssätt från snabbinfrysning till frysning och Cryo-TEM av fibrer. Vidare kommer vi att använda tomografirekonstruktioner för simuleringar för att undersöka om makroegenskaper från trä kan förutsägas från att kvantifiera nano-makromolekylära strukturer av sekundära cellväggskikt.