Bergstroem recebeu o Prêmio Nobel de Medicina junto com o também sueco Bengt Samuelsson e com o britânico J.R. Vane, por seus estudos no isolamento, na identificação e na análise das prostaglandinas, que intervêm nos processos inflamatórios e estão relacionadas com a sensação de dor.
O químico sueco identificou a estrutura química das prostaglandinas e descobriu que elas eram formadas por meio de transformações em ácidos graxos insaturados.
No período 1975-1987, Bergstroem presidiu a Fundação Nobel, que administra o testamento do industrial e mecenas sueco e o patrimônio que possibilita a entrega anual dos Prêmios Nobel.
Bergstroem foi catedrático de Química no Instituto Karolinska de Estocolmo, no qual trabalhou como reitor de 1969 a 1977.
Anteriormente Bergstroem foi catedrático de Química Médica e Fisiológica na Universidade de Lund, entre 1947 e 1958.
O sueco, além de ter destacado por seu trabalho como comissário de Pesquisa Médica da Organização Mundial da Saúde (OMS), também foi membro das academias de ciência de Estados Unidos, Finlândia e Índia.
Bergstroem, além disso, ganhou o título de doutor honoris causa das universidades da Basiléia, na Suíça, e de Chicago e Harvard, nos Estados Unidos.
Em 1985, o governo sueco lhe deu a medalha Ilis Quorum, a maior condecoração do reino da Suécia, por seus excepcionais serviços à nação.
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