Prosjekt

Prosjektet BASIC har som mål å forbedre forståelsen av hvordan klimaet endrer seg som følge av endringer i Arktis, med særlig fokus på det nye Arktis som kjennetegnes ved mer åpent (altså blåere) hav om sommeren og mer nyformet havis om vinteren. Sistnevnte blir ofte oversett, men har potensielt dyptgripende innvirkning på klimaet.

Endringer i havisen kan påvirke den atlantiske meridionale omveltingssirkulasjonen (AMOC) via endringer i havets saltholdighet: AMOC er en stor havstrøm som drives av vann med relativt høy tetthet som synker nord i Nordatlanteren. Havstrømmen frakter varmt tropisk vann inn i Nordatlanteren og opp langs norskekysten, men har over lang tid blitt svekket som følge av at havisen smelter og tilfører havet mer ferskvann. Ettersom flerårsisen reduseres raskt vil den nylige og fremtidige økningen i nyformet havis potensielt endre slike innvirkninger.

Et blåere Arktis kan endre den relative innflytelsen til den arktiske havtemperaturen og havisen på klimaet. Modelleksperimenter har vist at klimaendringene man ser under en isfri tilstand er merkbart forskjellige fra de man ser med havis. Vi forventer at før Arktis når en isfri tilstand, vil mengden havis reduseres trinnvis og passere en terskelverdi hvor havtemperaturene tar over for havisen og får størst innvirkning på klimaet. Å finne denne terskelverdien er viktig for klimafremskrivninger. Et blåere Arktis med mer nyformet vinterhavis er assosiert med en arktisk oppvarming som brer seg nedover i havet og oppover til midlere troposfære (~5 km). Klimamodellene spriker i hvordan de reproduserer den dype arktiske oppvarmingen man finner i observasjoner, noe som har forårsaket debatt innad i fagfeltet.

BASIC vil derfor utvikle en ny metode for å løse dette problemet. BASIC-prosjektet vil analysere tilgjengelige data fra observasjoner og modellsimuleringer i tillegg til å gjennomføre nye eksperimenter med den norske jordsystemmodellen for å forstå dette bedre.

Prosjekt

SNOWDEPTH kombinerer lasermålinger fra satellitten ICESat-2 med data fra andre satellitter, kart, klima-reanalyser og statistisk modellering for å kartlegge hvor mye snø som ligger på bakken. Sluttproduktet er tidsserier med snødybdekart for hele verden.

Tilsvarende data eksisterer ikke nå, siden det ikke finnes noen enkel og tidsbesparende metode for å måle snødybde over større områder i fjellet. Snømengden om vinteren er ikke bare nyttig å vite for skiføret i Norge - mest av alt avgjør den hvor mye smeltevann elvene fører om våren og sommeren. Snø er en viktig kilde for drikkevann, vannkraft, vanning, men også flommer for store deler av verdens befolkning.

Målinger i felt, som fra værstasjoner, finnes hovedsakelig på lett tilgjengelige steder i rike land. SNOWDEPTH kommer til å levere hittil ukjent, og svært ettertraktet, global informasjon om snødybde. Det vil være nyttig data for mange relaterte fagfelt samt vannkraftindustrien i Norge, og er av stor betydning særlig for mindre utviklede land og steder hvor det ikke finnes et tett nett med målestasjoner.

I første del av prosjektet skal vi utvikle metoder for å lage globale snødybdekart basert på ensemble-baserte data assimilationsmetoder, som ligner de som brukes for å lage klima-reanalyser.

Del to av prosjektet inkluderer tre dypdykk i bruksområder der snødybde har et spesielt stort potensial for å bidra til ny kunnskap, og som er relevante for å følge med på klimaforandringer:

1. permafrost: snø isolerer bakken fra den kalde vinterlufta, så nøyaktige kart over snødybden er helt avgjørende for å modellere permafrost korrekt;
2. klima-reanalyser: snødybdemålinger fra SNOWDEPTH kan forbedre modellene for steder med få observasjonspunkter, som per i dag har lav kvalitet; og
3. nedbørsmengder i høyfjellet: nedbørsprosesser i høyden er dårlig forstått fordi det finnes få målepunkter. Satellitt-baserte snødybdedata vil kunne fylle et kunnskapshull der.

Prosjekt

Raske teknologiske fremskritt med økende bruk av IKT har akselerert genereringen av elektronisk avfall (ee-avfall). I tillegg tar de grønne overgangsmålene under det europeiske «Grønne giv» til orde for bruk av fornybare teknologier og digital infrastruktur. Dette vil fortsette å øke etterspørselen etter kritiske råvarer, spesielt sjeldne jordartselementer.

Ineffektive avfallshåndteringssystemer er identifisert som en av de mest utfordrende barrierene i overgangen til en bærekraftig og sirkulær økonomi (CE). Mangelen på høykvalitetsdata fra ulike interessenter på nasjonalt og internasjonalt nivå, sammen med ee-avfallets heterogene natur gjør utfordringen med å regulere og støtte e-avfallshåndteringssystemer til en vanskelig oppgave for myndighetene. I tillegg har utilstrekkelig informasjon om mengde ee-avfall, mangfold av produkter og ressurskvalitet skapt flerdimensjonale ee-avfallshåndteringsutfordringer for myndigheter på lokalt, nasjonalt og internasjonalt nivå.

Vi foreslår REWARD, en integrert informasjonsinfrastruktur som tar sikte på å systematisk identifisere gjenbrukbare og resirkulerbare materialer i ee-avfallsprodukter, og samtidig bestemme tilknyttede sosiale, miljømessige og økonomiske (SEE) dimensjoner ved sirkularitetsinngrep. I REWARD vil data om generering av ee-avfall og ee-avfallsressurser, sammen med SEE-parametere, bli lagt inn i den integrerte informasjonsinfrastrukturen for å lette automatisert datadeling og identifisere optimale resirkuleringsalternativer for ee-avfallsressurser blant ee-avfallsaktører. I tillegg gir REWARD prediktiv ressursplanlegging og politiske anbefalinger for forbedring av ee-avfallsressursgjenvinning i fremtiden.

Prosjektet REWARD tar for seg følgende tematiske prioriteringer:

• ressurseffektive måter å dekke forbrukernes behov på
• økt materialgjenvinning og bruk av resirkulerte materialer
• identifisering av barrierer og løsninger for sirkulære forretningsmodeller og verdikjede

Prosjekt

Prosjektet, med kortnavnet "MAGIC", vil inkludere nyvinninger innen atmosfærisk prøvetaking (f.eks. fra Global Atmosphere Watch-stasjoner, GAW) og deteksjon av mikroplast (f.eks. lange tidsserier med målinger) i atmosfæriske sprednings- og inverse modelleringsalgoritmer.

Dette vil tillate nøyaktig bestemmelse av de atmosfæriske nivåene, presis kvantifisering av kilder og pålitelig begrensning av det atmosfæriske budsjettet.

Viktige prosesser som påvirker den atmosfæriske spredningen av mikroplast skal studeres nøye (så som turbulensindusert resuspensjon og oseanisk utstøting, ikke-sfærisk partikkelmodellering) og modelleres for første gang.

Den innhentede kunnskapen vil bli brukt til å svare på MAGICs hovedmål: Å avgjøre mikroplastens rolle i det globale strålingsbudsjettet nå og i fremtiden.

Vårt tverrfaglige team er i en unik posisjon til å vurdere tilstanden til atmosfæriske utslipp av mikroplast,  samt dynamikken og mikroplastens innvirkning på jordens strålingsbalanse.

Dette vil gjøre det mulig å gjennomføre en målrettet undersøkelse og overvåkning av atmosfæriske mikroplastsignaler i atmosfæriske data og spredningsmodeller.

Mål for prosjektet

Det primære målet til MAGIC er å undersøke kilder og synker av atmosfærisk mikroplast som transporteres til avsidesliggende områder gjennom atmosfæren, og deres påfølgende klimatilbakemeldinger.

Sekundære mål er å:

1. Utvikle FLEXPART-modellen for å gjøre rede for ikke-sfæriske strukturer (mikrofibre).
2. Utvikle en invers modelleringsalgoritme som skal brukes til kildekvantifisering av atmosfærisk mikroplast.
3. Identifisere kildeopprinnelsen til atmosfærisk mikroplast avsatt i snø og is på høyere nordlige breddegrader.
4. Utvikle og ta inn en modul i FLEXPART for resuspensjon av atmosfærisk mikroplast (gresshoppeeffekt, simuleringer med store virvler).
5. Lage protokoller for standard operasjonsprosedyrer for prøvetaking av atmosfærisk mikroplast i PM₁₀.
6. Utvikle en analytisk bestemmelsesmetodikk for atmosfærisk mikroplast (TED-MS, TD-PTR-MS).
7. Definere den klimatiske rollen/påvirkningen av atmosfærisk mikroplast i nåtid og fremtid (strålingsoverføringsmodellering).

Prosjekt

Grunnstoffet nitrogen er en nødvendig bestanddel i alle livsformer. I atmosfæren foreligger nitrogen i hovedsak som ikke-reaktivt N₂ (utgjør ca 78% av atmosfærens sammensetning), mens reaktivt nitrogen finnes i små mengder etter omdanning av N₂ til mer reaktive forbindelser som nitrat og ammoniakk. Disse kan videre tas opp i biosfæren og inngår i proteiner og DNA.

I det 20. århundre klarte menneskeheten å radikalt endre tilgangen til reaktivt nitrogen gjennom utviklingen av kunstgjødsel. Dette har medført et mer intensivt landbruk og langt større matvareproduksjon, noe som har muliggjort dagens befolkningstall.

Det intensive landbruket har resultert i økte utslipp av ammoniakk til atmosfæren. Ammoniakkens innvirkning på befolkning og miljø har fått stor oppmerksomhet i de siste tiårene. Økte ammoniakkutslipp vil etter reaksjoner med svovelsyre og salpetersyre bidra til 30% -50% av den totale partikkelmassen i luft.

Partikler i luft er et stort helseproblem og bidrar til økt dødelighet i befolkningen. Partikler påvirker også jordens strålingsbalanse, både direkte ved at de sprer innkommende stråling og indirekte gjennom effekter på skydannelse.

Den økte tilgangen på reaktivt nitrogen har også betydning for tilvekst og biodiversitet da forekomsten av arter påvirkes av artenes ulike evne til å nyttiggjøre seg den ekstra tilgangen av gjødsel.

Til tross for sin betydning er NH₃ en av de dårligst kvantifiserte gassene, og det foretas kun et begrenset antall kontinuerlige ammoniakkmålinger på global skala. De siste årene er det utviklet mulighet til å bestemme ammoniakk med instrumenter fra satellitt. Satellittalgoritmene er avanserte nok til å angi grove daglige globale konsentrasjoner av atmosfærisk NH₃.

I dette prosjektet vil NILU utnytte Lagrangiansk dispersjonsmodellering og Bayesiansk inversjon, i kombinasjon med kontinuerlige satellittmålinger for å kvantifisere regionale (europeiske) og globale utslipp av NH₃.

Hovedpunktene i COMBATs utvikling og fremgang:

(Publikasjoner - se nedenfor)

- Koblingen av FLEXPART-modellen med Kinetic PreProcessor (KPP) for å ta hensyn til kjemi har resultert i en konferansepublikasjon (16th IGAC Scientific Confeence). En tidsskriftpublikasjon med University of Bremen vil følge.

- Metoden for å beregne NH₃-utslipper fra satellittmålinger ble brukt fra LSCE of dette har resultert i en konferansepublikasjon (16th IGAC Scientific Confeence). En tidsskriftpublikasjon med LSCE vil følge.

- Satellittmålinger av NH₃ fra CrIS-produktet behandles til inverse modellering. En tidsskriftpublikasjon vil følge.

Prosjekt

The Arctic is a region which to high extent influences the atmospheric behaviour in the Northern hemisphere and for this reason attracts the attention of the scientific community. The Atmosphere Research Flagship Programme (http://nysmac.npolar.no/research/flagships/atmosphere.html) is an activity aimed to unite the efforts of scientists working in different fields of polar atmospheric research.

An important task of this activity is the study of solar UV radiation and ozone column that are considered important parameters for both climatic studies and biophysical examination of ecosystems. Several observational stations based in Ny-Ålesund, Hornsund and Barentsburg perform measurements of these parameters on a long-term basis.

The objective of the present proposal is to create the basis for their integration into a regional monitoring network, which will also lead to a closer cooperation of the researchers involved in these activities. Since the technical features of the current instrumentation at the stations involved are quite diverse, it is important to compare their ability to provide reliable and homogeneous data sets.

For that reason, an intercomaprison campaign planned in the frame of the proposed activities is considered an important element for the establishment of a Svalbard UV network. Another significant goal is the joint analysis of the available data and elaboration of common data format and data processing strategy for the future network that will provide a homogeneous data set. It is expected that the results achieved in the frame of the present proposal will contribute to more realistic conclusions made by the climatological and biophysical studies.

Prosjekt

Vi finner marint plastavfall overalt, men det eksisterer fortsatt store kunnskapshull om geografisk distribusjon og kilder, samt effekter på økosystemet og hvilke metoder som fungerer best for å identifisere og telle plastforurensning.

Det arktiske havet og tilstøtende havområder er godt forbundet med Framstredet og Bering-stredet, som øker problemet med marin plastforurensning i Arktis. For å forstå fordelingen og finne løsninger for å redusere plastforurensingen i Arktis, er kunnskap om lokale kilder i Arktis like viktig som en forståelse av transportveiene fra tettbefolkede områder lenger sør.

Ved å samarbeide med kinesiske og amerikanske forskergrupper, vil vi også bedre kunne forstå globale plastutslipp samt dele toppmoderne metodikk med disse landene. Utviklingen av masterkurs, feltturer og seminarer i alle involverte land vil bidra til en harmonisert kunnskapsoverføring og danne sterke bånd mellom forskergruppene.

Med manglende data på kilder, utslippstørrelser og eksponeringer i hele det marine økosystemet, er det fortsatt mange ubesvarte spørsmål. Imidlertid er noe avgjørende grunnarbeid gjort i JPI Ocean-prosjektene FACTS og ANDROMEDA som samarbeider tett med PlastPoll2021.

FACTS tar sikte på å undersøke mikroplast transport fra sør til nord, fra den tyske kysten, langs norske kysten helt til Arktis. ANDROMEDA-prosjektet undersøker tilstedeværelse av MP og sammenligner moderne metodikk i viktige europeiske marine arter og økosystemer.

Prosjekt

Målet for prosjektet CELLUX er å utvikle en ny type øyedråper for behandling av aldersrelatert nedbrytning av makula (del av netthinna) (Age Macular Degeneration, AMD), basert på CeO2 nanopartikler som i kombinasjon med en stamcellebasert behandlingsstrategi kan stanse degenerasjon og gjenopprette synet.

Forløpet av AMD sees i sammenheng med økt oksidativt stress og en betennelsesreaksjon i øyet, noe som fører til at cellene i netthinna dør. Denne kroniske sykdommen er en hovedårsak til blindhet hos eldre folk, og den påvirker mange millioner mennesker i hele verden.

CeO2 nanopartikler har antioksidantegenskaper skapt av en unik elektron-struktur, som når de reduseres til nanoskala har oksygenmangel på overflaten. Disse nanopartiklene (NP) virker da som et sete for fanging av frie radikaler.

Prosjektet er finansiert innen ERA NET EuroNanoMedIII programmet, og koordineres av Universitetssykehuset Barcelona (VHIR).

Konsortiet består av 6 partnere fra 5 land: Spania, Norge, Italia, Tsjekkia og Frankrike. Prosjektet startet i januar 2020, og varer i 36 måneder.

Oppgavene i prosjektet er inndelt i 6 arbeidspakker, der NILU er involvert i arbeidspakke2: Mekanistiske effekter og sikkerhet av nanopartiklene in vitro, og er leder for oppgave 2.1: Cellulær interaksjon og fordeling av CeO2 NP.

Det siste året har NILU:

i) Etablert en cellemodell for retina (RPE celler)

ii) Undersøkt cyto- og gentoksisitet av det oksiderende stoffet tertinary-butyl hydroperoksid (TBH) og av CeO2-NP, som er produsert av partnerne i prosjektet, på velkjente A549 celler og i RPE celler.

iii) Undersøkt beskyttende effekt av kjente antioksidanter mot DNA skade.

NILU studerer sikker bruk av CeO2-NP ved å undersøke celledød (AlamarBlue essay) og gentoksisitet (oksidativt stress på DNA nivå og DNA trådbrudd studert ved enzym-modifisert versjon av comet essay).

Antioksidantegenskaper til CeO2-NP sammenliknes med effekt av kjente antioksidanter som askorbinsyre, alfa-tokoferol, beta-karoten for mulig beskyttende effekt mot oksidativ DNA skade ved å benytte comet essay.

Eksperimenter pågår for å teste disse antioksidantene i kombinasjon med TBH og CeO2-NP, målt som celleoverlevelse og DNA skade. Ingen celledød eller DNA skade ble målt etter eksponering for CeO2-NP.

Videre undersøkes med konfokalmikroskop mekanismer for interaksjon mellom CeO2-NP og celler (opptak i celler, endocytose og exocytose). Flere av NILUs forskere har deltatt på konsortiummøtene. Forsøksarbeidet er noe forsinket grunnet Covid-19 situasjonen og stengte laboratorier.

Prosjekt

Prosjekt

I REGAME, REliable Global Methane Emissions estimates in a changing world, kombinerer vi avanserte målinger fra land, hav og atmosfære med modeller for å forstå hvorfor atmosfærisk metan (CH4) øker, og videre undersøker vi om metanreservoarer i Arktis vil kunne frigjøre betydelige mengder metan til atmosfæren når klimaet endres. CH4 er en kraftig klimagass, og bidrar til nesten en fjerdedel av den globale gjennomsnittlige temperaturøkninger siden 1750.

Den pågående økning i konsentrasjonen av metan i atmosfæren truer Parisavtalens mål om å begrense oppvarmingen til 2 °C. Naturlige kilder av CH4 inkluderer våtmarker slik som tining av permafrost, skogbranner og geologiske prosesser, mens den viktigste mekanismen som fjerner CH4 fra atmosfæren er kjemisk nedbrytning.

Vi vil videreutvikle atmosfæriske kjemimodeller ved blant annet å inkludere isotopiske signaturer for CH4 som er karakteristiske for de forskjellige kildene.

Vi vil utarbeide nye utslippsestimater, hvor tidligere estimater av metanutslipp oppdateres for å samsvare bedre med observasjonene.

For første gang vil vi også inkludere satellittdata i modelleringen. Arktiske prosesser vil ha et spesielt fokus (f.eks. tining av permafrost og undersjøiske gasshydrater).

Dette vil bli undersøkt ved bruk av en egen høyoppløselig, regional Arktisk inversjonsmodell, hvor oseanografiske observasjoner vil bli utnyttet for å angi plasseringen av undersjøiske gassutslipp.

Resultatene fra REGAME vil bli oppsummert i en rapport for myndigheter og beslutningstakere, slik at samfunnet kan ha direkte nytte av informasjonen for å begrense klimaendringer og gi kunnskap som er avgjørende for fremtidig forvaltning av jordens klima.

REGAME følger opp åpne spørsmål og bygger på erfaringene fra det vellykkede prosjektet MOCA (www.moca.nilu.no), som ble avsluttet i 2017.

Prosjekt

Luftforurensning er et globalt problem med alvorlige konsekvenser for helse og velvære. Ifølge Verdens helseorganisasjon (WHO) er luftforurensning skyld i syv millioner dødsfall per år på verdensbasis. Med tanke på dette er det et klart behov for et luftkvalitetsstyringssystem (Air Quality Management System - AQMS) som kan gi luftkvalitetsinformasjon i høy oppløsning, både med hensyn til tid (innen få minutter) og rom (del av gate) til offentlige og andre relevante etater.

Systemet bør være situasjonsbetinget og støtte folk i å ta egne avgjørelser om hensiktsmessige luftkvalitetstiltak. Per i dag finnes det ikke noe AQMS som tilfredsstiller alle disse behovene.

Dette prosjektet tar sikte på å oppfylle disse behovene via en programvareløsning som tillater autonom og intelligent databehandling av luftkvalitet (AQ) fra skyen til flere nivåer av nettverksenheter mot kanten av nettverket (f.eks. switcher, rutere og embedded servere).

For å oppnå dette foreslår AirQMan en ny databehandlingsmodell som er i stand til å selvstendig bestemme den optimale AQ-databehandlingsflyten og de riktige opplærte maskinlæringsmodellene for å maksimere nøyaktigheten av en prediksjon for en AQ-forespørsel.

AirQMan inneholder også et databehandlingsrammeverk som avgjør den optimale distribusjonen av de nevnte databehandlingsplattformene. Dette gir effektiv beregning av maskinlæringsmodeller, samtidig som det tilfredsstiller kravene til nøyaktig luftkvalitetsprediksjon og informasjonsforsyning med kort ventetid.

Prosjekt

Det er behov for å fremskaffe et godt vitenskapelig grunnlag for å beregne risiko for de som er eksponert til nanomaterialer (NMs), for å informere regulatoriske myndigheter samt å sikre en ansvarlig utvikling av nanoteknologi. Det er derfor et stort behov for å innhente pålitelig, balansert og objektiv informasjon og data for å redusere risiko og usikkerheten rundt effekter av NMs. De fleste biologiske modeller og eksponeringssystemer, i tillegg til gjellende datamodeller, ikke representerer hva man eksponeres for i virkeligheten. Bruk av forsøksdyr har i mange tilfeller en begrenset kraft til å forutsi helseeffekter på mennesker. Dette krever et skifte fra kostbare og i mange tilfeller etisk tvilsomme dyreforsøk til innovative, pålitelige, kostnadseffektive og ikke minst sosialt aksepterte testmetoder og datamodeller.

Formålet med NanoBioReal er å etablere virkelighetsnære modeller som gir en pålitelig, robust og effektiv plattform for å vurdere helseeffektene av NMs. Vårt testsystem vil dekke et stort område av biologiske modeller, fra enkeltceller til tredimensjonale cellemodeller som simulerer vev og organer. Dette inkluderer såkalte «organ-på-brikke» systemer som vil måle effekter i nåtid og fange relevante effekter etter både kort- og langtidseksponeringer. NanoBioReal skal levere pålitelige, robuste og relevante biologiske og data modeller for å støtte opp om «trygg ved design» tilnærmingen i utviklingen av NMs og for å svare på behovene til forskjellige interessenter og forvaltning.

Nasjonale partnere:

Inst. for klinisk odontologi (IKO), Det medisinske fak., Univ. i Bergen (UiB), Norsk instit. for luftforskning (NILU), Arbeidsmiljøinstituttet (STAMI), og Norges teknisk-naturvitenskapelige univ. (NTNU). Underleverandør: NorGenotech.

Internasjonale partnere:

Catalan Inst. of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), og Univ. i Gdansk.

Samarbeidspartnere:

Inst. for fysikk og teknologi (UiB), Inst. for elektrofag (HVL), NIOM, TkØst og TkVest Hordaland.

Prosjekt

Prosjektet har som mål å se på nye behandlingsmåter for hjerneskade. Prosjektet vil belyse de særlige fordelene denne tilnærmingen har til behandling av hjerneslag, men dette er en metode som også kan videreføres til andre typer lidelser knyttet til hjernen, som for eksempel traumatisk hjerneskade, Parkinsons og Alzheimers sykdom.

I tillegg til den terapeutiske og de mekanistiske effektene, så vil prosjektet også se på de toksiske effektene av GOT-NP med hovedvekt på de potensielle gentoksiske effektene. Dette er det viktig å ha kunnskap om når man tester ut nye medisiner og det er også et regulatorisk krav.

Akutt hjerneslag fører årlig til om lag 6,5 millioner dødsfall og er en av de viktigste årsakene til dødsfall og uførhet i verden i dag. Sykdommen blir i dag behandlet med blodproppoppløsende midler, men mange får ingen tilfredsstillende behandling i det hele tatt og man regner med at mindre en 40% av tilfellene ender med et godt utfall. Ved et hjerneslag kan mengden glutamat i hjernen øke til et nivå som kan føre til alvorlig hjerneskade. Glutamat er det signalstoffet som det er mest av i hjernen og en forsterket aktivering av glutamatreseptorer kan føre til at nerveceller dør. En behandling som kan redusere økningen i glutamatnivået i hjernen etter et slag kan forbedre utfallet av sykdommen. Glutamat Oxaloacetat Transaminase (GOT) er et enzym som fremmer nedbryting av glutamat i blodbanen. Det er vist i forsøk at GOT kan redusere nivåene av glutamat i blodet som igjen bidrar til en økt utskillelse av glutamat fra hjernen. Dette kan videre bidra til at skadene i hjernen etter et slag reduseres og at pasienten henter seg inn igjen raskere.

En viktig begrensning i forbindelse med behandling med GOT er at enzymet skilles så raskt ut av kroppen. Prosjektet ønsker derfor å utvikle en GOT nanopartikkel (GOT-NP) som har en mye lengre oppholdstid i kroppen og som derfor kan virke over lenger tid, og som kan ha sin terapeutiske virkning i området som er skadet. En opphopning av GOT-NP ved området som er påvirket av hjerneslaget kan fremme utskillelsen av glutamat til blodbanen fra hjernen og derved redusere skadeeffektene. GOT-NP skal utvikles ved å binde GOT til en såkalt biopolymer som er stoffer som består av store molekyler med en repeterende strukturell enhet.

Prosjektet har som mål å se på nye behandlingsmåter for hjerneskade. Prosjektet vil belyse de særlige fordelene denne tilnærmingen har til behandling av hjerneslag, men dette er en metode som også kan videreføres til andre typer lidelser knyttet til hjernen, som for eksempel traumatisk hjerneskade, Parkinsons og Alzheimers sykdom. I tillegg til den terapeutiske og de mekanistiske effektene, så vil prosjektet også se på de toksiske effektene av GOT-NP med hovedvekt på de potensielle gentoksiske effektene. Dette er det viktig å ha kunnskap om når man tester ut nye medisiner og det er også et regulatorisk krav.

Partnerne i prosjektet kommer fra Canada (koordinator), Spania, Tyrkia og Norge. Den canadiske partneren er ansvarlig for syntese og karakterisering av GOT-NP. Den spanske partneren er ansvarlig for uttestingen av GOT-NP på dyr. Den tyrkiske partneren er ansvarlig for å belyse de cellulære mekanismene for den beskyttende effekten av GOT-NP, mens den norske partneren er ansvarlig for toksisitettestingen med fokus på gentoksisitet. Mekanisme- og toksisitettestingen vil bli gjennomført på cellekulturer som er relevante ved hjerneslag slik som nerveceller og astrocytter, og celler knyttet til blodkar i hjernen som vil være der GOT-NP vil ha sin sterkeste virkning.

Prosjekt

Hovedmålet i INTER prosjektet er å utvikle grønne intelligente miljøinformanter som kan måle direkte hvor mye restolje som finnes, og som ikke minst er miljøvennlige.

For å forstå hvordan miljøinformantene kan brukes til å beregne hvor mye olje som finnes i feltet, og ikke minst hvor, vil vi utføre både beregninger i datamaskin og eksperimenter på laboratoriet. Vi vil også utvikle nye analyseteknikker som kan avlese hukommelsen til partiklene, noe de må ha for å kunne huske hvor mye olje de har vært i kontakt med på sin vei gjennom oljefeltet.

Etter en viss tid vil alle oljefelt få en fallende produksjon. For å bremse denne utviklingen kan man pumpe vann ned i noen brønner og skyve oljen mot andre brønner hvor den kan hentes opp. Selv etter dette vil det normalt være en god del restolje (residual oil) igjen i feltet. For å måle gjenværende olje i et reservoar benyttes forskjellige teknikker.

En metode som benyttes heter «Single Well Chemical Tracer Test» SWCTT. En annen test er «Partitioning Interwell Tracer Test» PITT. Begge går ut på å måle forskjell i hastigheten to sporingstoffer beveger seg, man tilsetter injeksjonsvannet sporingsstoffer. Navnet kommer av at de partisjoneres (fordeles) mellom den tilnærmet immobile oljen og vannet. Ved å måle hvor fort sporingsstoffene beveger seg i forhold til det injiserte vannet, kan mengden av restolje indirekte bestemmes. Dette er viktig å vite for å kunne planlegge fortsatt oljeproduksjon.

Dagens teknologi byr imidlertid på en rekke Helse-, miljø- og sikkerhetsutfordringer (HMS). Avhengig av forholdene brukes enten svært brennbare væsker som må oppbevares på oljeplattformene eller kjemikaler som er klassifisert som miljømessig røde.

Hovedmålet i INTER prosjektet er å utvikle grønne intelligente miljøinformanter som kan måle direkte hvor mye restolje som finnes og som ikke minst er miljøvennlige. For å forstå hvordan miljøinformantene kan brukes til å beregne hvor mye olje som finnes i feltet, og ikke minst hvor, vil vi utføre både beregninger i datamaskin og eksperimenter på laboratoriet. Vi vil også utvikle nye analyseteknikker som kan avlese hukommelsen til partiklene, noe de må ha for å kunne huske hvor mye olje de har vært i kontakt med på sin vei gjennom oljefeltet.

Så langt i prosjektet har det blitt syntetisering av karbon-silika hybrid nanopartikler og silika partikler dopet med europium. Disse har fått modifisert overflaten med en polymer. Foreløpige resultater ble presentert på konferansen «Nanohybrides 16 Porquerolle June 2019» Videre har vi innledet stabilitetstester av partiklene i syntetisk reservoarvann. Det har også blitt syntetisert partikler av silika-molybdat samt silika wolframat. Disse har begge blitt dopet med europium. Molybdat og wolframate vil gi økt fluorosenes av europium og dermed bedre sensitivitet.

Numeriske modeller av nanopartikkel aggregering er utviklet. Disse vil bli viktige for en kvantitativ tolkning av strømningsforsøkene.

Forsøk med minikjerne-oppsett for måling av traceroppførsel har blitt gjort. Tester har blitt utført med passive tracere som natriumjodid og kjente silika nanopartikler. Videre har XDLVO modellering med Comsol Multiphysics blitt gjennomført med tanke på hvordan nanopartikler med forskjellige egenskaper oppfører seg under varierende betingelser - bergart, formasjonsvann, temperatur osv. Simuleringene tar hensyn til van der Waals krefter, EDL og Born repulsjon samt væskens hastighetsfelt og Brownske bevegelser.

ILM i Lyon har utført noen tester av de første nanopartikler fra NTNU og flere aspekter har blitt oppdaget. Eksitasjons og emisjons spekter og levetid ble målt for pulver i løsning og i fast fase. Korrelasjonskurver oppsamlet ved dynamisk lysspredning avslører aggregering av prøver med størrelse på 2 mikrometer som avtar gradvis etter 12 timer for å nå en gjennomsnittsverdi på 500 nm. Etter re-dispersjon ved ultralyd behandling forblir partiklene på disse nivåene uavhengig av det anvendte løsningsmiddel (en kontroll med isopropanol mellomliggende polaritet ble utført). De fluorescerende spektrene avslører et intenst signal i den UV-synlige området mellom 400-500 nm med noen smale topper som er vanlige med pulver og løsning og ikke fosforescenssignal i ms-området. Livstidsverdien er estimert rundt 7 mikrosekunder under eksitering ved 340 nm og emisjon på 440 nm.

NILU:

NILU har undersøkt eventuell toksisitet av partikler. En batch av silikapartikler i nanostørrelse laget i INTER-prosjektet er testet for sin evne til å skade DNA og om de er kreftfremkallende. Effekten ble testet på en human lungecellelinje, og to forskjellige cellelinjer fra regnbueørret, henholdsvis gjelle og lever.

Nanopartiklene hadde ingen signifikante skadeeffekter på DNA, noe som indikerer at partiklene har en lav gentoksisitet. Ikke-gentoksiske stoffer kan imidlertid være kreftfremkallende. Dette kan testes med den såkalte celletransformasjonsmetoden. Med denne metoden vil kreftfremkallende stoffer indusere en morfologisk forandring i en type spesialiserte celler hentet fra mus. Ut fra to uavhengige forsøk tyder det på at nanopartiklene kan indusere celletransformasjon noe som kan indikere at de har et potensial til å virke kreftfremkallende. Konsentrasjonen for å oppnå denne effekten var relativt høy (> 10 µg/cm2). Videre testing må gjøres for å bekrefte denne observasjonen, men det bekrefter viktigheten av å teste industrielt framstilte nanopartikler for å kunne gjøre en risikovurdering av bruken.

Prosjekt

En utfordring i behandling av brystkreftpasienter er høy tilbakefallsfrekvens. Dette prosjektet har fokus på sirkulerende kreftstamceller, som er en viktig årsak til tilbakefall hos pasientene. Målet med dette prosjektet er å utvikle ny medisin for behandling av brystkreft ved hjelp av målrettet terapi ved bruk av nanopartikler.

Behandlingen baserer seg på kjemoterapi i kombinasjon med epigenetikk, genterapi og radioterapi. Tanken er å kombinere alle disse aspektene i et nytt farmaka - COMBOBOMB - basert på nanomedisin. Safe-by-design prinsippet er gjeldende for hele prosjektet, der toksisitetstesting blir utført parallelt med utviklingen av medisinen. Dette gjøres for å bidra til at sluttproduktet er effektivt uten å ha alvorlige bieffekter.

I dette prosjektet er det partnere fra Slovakia (koordinator), Hellas, Spania, Latvia og Norge (http://www.innocent.pixellaris.com/index.html). Toksisitetstestingen gjøres av de norske partnerne i nært samarbeid med de prosjektpartnerne som utvikler nanopartiklene. Prosjektpartnerne har i fellesskap valgt ut fire cellelinjer som er relevante for brystkreft og som skal brukes for testingen, og cellene har blitt dyrket opp for etablering av cellebanker. Standardprosedyrer (SOPer) har blitt utviklet for dyrkning av cellelinjene og for å undersøke celledød og DNA skade (cyto- og gentoksisitetstester) av nanomaterialene. En vanlig utfordring innen nanotoksikologi, er interferens mellom testmetoden og nanomaterialet som skal testes. Derfor er det er viktig å benytte testmetoder som er validert for testing av nanomaterialer.

For testing av celledød (cytotoksisitet), er det utarbeidet SOPer for ulike testmetoder: To såkalte kolorimetriske metoder der cellene farges med fargestoff (Trypan blue og Alamar blue (AB)) og to fargefrie metoder der celledød måles med såkalt elektrisk impedans eller kolonidannelse (colony forming efficiency (CFE)). Tradisjonelle toksisitetstester i laboratoriet utføres under statiske forhold, og reflekterer således ikke det virkelige liv. UiB har derfor utarbeidet et innovativt oppsett med mikrovæskestrøm som skal etterlikne eksponering av brystkreftceller i kroppen. En avansert 3D in vitro modell for brystkreftceller, som bedre etterlikner in vivo situasjonen i kroppen, er under utvikling av NILU, og UiB har bygget en multikompartment chip med mikrovæskestrøm for bedre vekst av brystkreftceller, tumorassoriserte stromale celler og mikroårer.

For gentoksisitetstesting vil en modifisert versjon av comet assay benyttes for å undersøke DNA trådbrudd og spesifikke oksidative DNA baseskader. NILU har modifisert og validert comet assay, samt AB og CFE, for testing av mange prøver samtidig (såkalt high-throughput-målinger) og testet egnethet for bruk til toksisitetstesting av nanomaterialer. NILU har også etablert tester for å undersøke genmutasjoner (Mouse Lymphoma assay og HPRT), og induksjon av kreft (celletransformasjonsassay; in vitro test for karsinogenisitet). Den sistnevnte testen har også blitt modifisert for high-throughput. UiB og NILU har etablert testsystemene, og har testet tilsendte referanse-nanomaterialer av gull (Au) i de aktuelle cellemodellene for validering av testsystemene til bruk for testing av nanopartikler.

Toksisitet av nanomaterialer avhenger av fysiske og kjemiske egenskaper, som for eksempel størrelse. Det er derfor viktig å analysere størrelse og størrelsesfordeling av nanomaterialet i den løsningen som skal brukes for toksisitetstesting. SOP er utarbeidet for karakterisering av størrelse og størrelsesfordeling av nanopartikler i både stamløsning og i cellekulturmediet, ved bruk av nanopartikkel tracking analyse og dynamisk lysspredning (DLS). Stabilitet av liposomformuleringene i ulike dispergeringsmedier ble analysert med DLS.

Det har vært noen utfordringer knyttet til design av nanopartikler som selektivt tas opp i brystkreftceller, og ikke i normale brystceller. UiB har gjort opptaksanalyser av ulike liposomformuleringer (nanobærere) med ulike overflatebehandlinger, for å finne den mest lovende kandidaten for selektivt opptak i kreftceller og dermed målrettet behandling. Den beste nanopartikkel-kandidaten ble valgt ut for videre behandling, og overflaten modifisert for å øke det selektive opptaket i brystkreft stamcellene. Cytotoksisitet av nanobærerne ble testet, og det ble med real-time elektriske impedansmålinger vist at liposomene ikke induserte toksisitet. Videre arbeid med design og testing av nanobærere for selektivt opptak pågår.

Prosjekt

PrecX-prosjektet vil utvikle en hyperlokal og nøyaktig nedbørsprognose; en digital løsning for vannkraftrelaterte selskaper for enkelt å få skreddersydde prognoser.

Vannkraftselskaper er avhengige av nøyaktige prognoser da dette er sentral informasjon for å predikere vannføring i elver og tilrenning til reservoarer.

Dette milepælsprosjektet vil forberede PrecX for fullskala teknologisk utvikling og initiere de utviklingsområdene som trengs for at løsningen blir effektiv og driftssikker. I tillegg skal det arbeides med å utvikle forretningsmodell, prising, samt etablere strategiske partnerskap.

Prosjekt

Hovedmålet med dette prosjektet er å utvikle, utforske og evaluere et nytt integrert rammeverk for risikoevaluering av samlet påvirkning på arktiske økosystemer. Fokuset i prosjektet vil være på påvirkningsfaktorer og økosystemer vi vet mye om, for å utvikle og evaluere rammeverket.

Arktiske økosystemer utsettes i dag for en rekke påvirkninger. To av hovedutfordringene er klimaendringer og eksponering for langtransporterte og persistente miljøgifter som hoper seg opp i næringskjedene.

Disse temaene har stort sett blitt forsket på hver for seg, men det er et stort behov for å øke forståelsen vår av den samlede påvirkningen på arktiske økosystemer sett under ett. Dette krever bedre integrering av forskningen, både innen og på tvers av disipliner i et omfattende forskningsinitiativ.

Hovedmålet med dette prosjektet er å utvikle, utforske og evaluere et nytt integrert rammeverk for risikoevaluering av samlet påvirkning på arktiske økosystemer. Fokuset i prosjektet vil være på påvirkningsfaktorer og økosystemer vi vet mye om, for å utvikle og evaluere rammeverket.

Vi starter med å se på samvirkende effekter av miljøgifter og klimaendringer på topp-predatorer i to arktiske marine økosystemer (et kystnært og et offshore) i Svalbard- og Barentshavområdet. Viktige delmål inkluderer forskning for å

(1) utvikle rammeverket gjennom evaluering av eksisterende kunnskap om de viktigste påvirkningene og deres interaksjoner,

(2) utforske nytteverdien av rammeverket for å vurdere samvirkende effekter av miljøgifter og klimaendringer på to utvalgte arktiske marine næringskjeder,

(3) utforske nytteverdien av rammeverket for å vurdere samlet belastning på tvers av økosystemer, tid og rom, og

(4) evaluere rammeverket, guide videre forskning og kommunisere nøkkelresultatene til relevante miljømyndigheter.

Alt i alt er prosjektet designet for å både

(i) styrke forskning på kritiske miljøproblemer i Arktis på tvers av disipliner og institusjoner, og

(ii) bidra med vitenskapelig kunnskap og forslag til tiltak til nytte for både relevante miljømyndigheter så vel som internasjonale programmer og avtaler.

Prosjekt

Prosjektet tar for seg en innledende studie for ansvarlig bruk av brukte bildekk ved å stimulere til produksjon av asfalt med gummiinnhold i Norge. Målet er å motivere norsk asfaltindustri og andre interessenter til å gjenvinne gummi fra resirkulerte bildekk og benytte det i bil- og sykkelveier, som en konkurransedyktig ressurs.

Brukte dekk er et betydelig miljøproblem både globalt og i Norge. Hvert år kvitter nordmenn seg med ca. 60.000 tonn gamle bildekk. Det er ikke lov å dumpe brukte dekk på søppelfyllinga. I stedet blir dekkene brent eller resirkulert, f.eks. som gummigranulat på kunstgressbaner, noe som er med på å øke mengden mikroplast i havet og naturen. De avfallsbehandlingsmetodene for brukte bildekk vi for tiden bruker i Norge medfører risiko for alvorlige miljø- og klimapåvirkninger, inkludert utslipp av skadelig mikroplast og kjemikalier. Derfor må alternative og mer bærekraftige måter å kvitte seg med brukte dekk vurderes.

RubberRoad foreslår å bruke gummi fra brukte bildekk i asfaltproduksjon til bil- og sykkelveier. Denne resirkuleringsmetoden er ikke særlig kjent i Norge, til tross for påviste fordeler som blant annet støyreduksjon, økt holdbarhet, støtdemping ved ulykker samt redusert klima- og miljøpåvirkning.

Livssyklusanalysen, som ble utført i løpet av dette prosjektets gjennomførbarhetsstudie, har vist en rekke miljøfordeler ved bruk av gummi i asfaltproduksjon. Den har også bidratt til å identifisere kunnskapshull relatert spesielt til bruken av gummiasfalten og dens innvirkning på støy, luft og mikro-plastforurensning. Bedre forståelse av disse effektene vil trolig føre til enda større miljøfordeler av gummiasfalt i forhold til standard asfaltproduksjon. Imidlertid, mens dekkgjenvinningsindustrien generelt er positiv til bruk av brukte dekk i asfaltproduksjon, må det legges til rette for ytterligere incitamenter for at norske asfaltprodusenter skal vurdere å bidra aktivt til denne utviklingen.

Prosjekt

Prosjektet FACTS vil skape ny kunnskap og forbedre vår forstålse av kilder, transport, forekomst og skjebne til små mikroplaster i de nordlige marine farvannene. FACTS vil kombinere de nyeste metodene for å beskrive transport og geografiske kilder til mikroplastforurensning. Vi vil også undersøke hvor mikroplastpartikler vil havne både i tempererte farvann i den sørlige Nordsjøen og det arktiske vannet i Barentshavet.

Prosjekt

I ANDROMEDA skal en kombinasjon av avanserte teknikker, som for eksempel µFTIR, Raman og SEM-EDX, optimeres og benyttes til karakterisering og kvantifisering av mikroplast og nanoplast i størrelsesorden 1 µm, 0,2 µm og mindre. Spesielt fokus vil bli gitt til typer MP som er utfordrende å detektere, slik som mikrofibre, malingsflak og partikler fra dekkslitasje.

Prosjekt

PLASTCYCLE vil gi en omfattende oversikt over skjebnen til forskjellige plasttyper og tilsetningsstoffer i avfallsstrømmen. Vi vil også tilby løsninger for å optimalisere håndtering av plastavfall, gjennom å koble vitenskapelige funn med informasjon og kunnskap fra industripartnere, kommuner og avfallshåndteringsselskaper over hele Norge.

Prosjekt

Vi finner marint plastavfall overalt, men det eksisterer fortsatt store kunnskapshull om geografisk distribusjon og kilder, samt effekter på økosystemet og hvilke metoder som fungerer best for å identifisere og telle plastforurensning.

Det arktiske havet og tilstøtende havområder er godt forbundet med Framstredet og Bering-stredet, som øker problemet med marin plastforurensning i Arktis.

For å forstå fordelingen og finne løsninger for å redusere plastforurensning i Arktis, er kunnskap om lokale kilder i Arktis like viktig som en forståelse av transportveiene fra tettbefolkede områder lenger sør.

Ved å samarbeide med kinesiske og amerikanske forskergrupper, vil vi også kunne bedre forstå globale plastutslipp samt distribuere toppmoderne metodikk til disse landene.

Utviklingen av masterkurs, feltturer og seminarer i alle involverte land vil bidra til en harmonisert kunnskapsoverføring og danne sterke bånd mellom forskergruppene.

Med manglende data på kilder, utslippsstørrelser og eksponeringer i hele det marine økosystemet, er det fortsatt mange ubesvarte spørsmål.

Vi er i gang med å utveksle metoder for vann, teste nye metoder og undervise studenter (UiT, master- og bachelor nivå). Vi er også i ferd med å ferdigstille planer for en vinterskole for master-, og PhD studenter i Shanghai, Kina, i februar 2019.

Prosjekt

The iResponse project will develop and study social responsible ICT-based crowdsourcing tools for environmental research and decision-making processes based on citizen participation and engagement (crowdsourcing). Two crowdsourcing tools will be developed in the project following the principles of responsible research and innovation (RRI);

1) an interactive platform to assess citizen acceptance and involve them in co-creation of water drainage solutions and

2) an application (mobile app/web) to collect data about wood consumption for house heating for estimating emissions.

Three main case studies in urban environment will be carried out to test and evaluate the two developed crowdsourcing tools and an existing one, a public participatory map based questionnaire for urban planning (Mapita). The case studies will address different research questions and learning cases regarding the urban environment and citizen participation;

1) sustainable water drainage,

2) air pollution and

3) effective urban planning.

The ITC crowdsourcing tools will enable citizens to influence urban planning by expressing their preferences, providing observations or user information. Different participatory ways are therefore foreseen with the use of the different crowdsourcing tools, involving different concerns and challenges. Social concerns will be mapped out and addressed, and possible solutions to overcome them will be proposed based on implementation and testing processes. The project aims at designing tools in a liable way towards responsibility, transparency and openness to the public, without compromising the quality of the research and user needs. In the last phase of the project, recommendations for the development and use of crowdsourcing as tools for environmental research and decision-making (including urban planning) will be elaborated as good practices within the ICT sector.

https://prosjektbanken.forskningsradet.no/#/project/NFR/247884/Sprak=no

Prosjekt

iFLINK-prosjektet skal gjøre det enklere å overvåke luftkvaliteten på langt flere steder til en lavere pris. Forskerne i prosjektet skal utvikle og bruke nye kalibrerings- og visualiseringsmetoder basert på maskinlæring og datafusjonsteknologi for å korrigere og forbedre datakvaliteten fra de billigere sensorer.

Mange kommuner i Norge vil gjerne måle luftkvalitet i lokalmiljøet og dele informasjonen med innbyggerne sine. Men stasjonære målestasjoner er dyre i anskaffelse og drift, så det er ikke mange av dem i norske byer.

Alternativet er dermed enklere og billigere luftkvalitetssensorer, som er forholdsvis lett tilgjengelig fra flere leverandører. Utfordringen er at det foreløpig er mye usikkerhet knyttet til datakvaliteten fra disse sensorene. I tillegg kreves det gode kommunikasjons- og databaseløsninger for å kunne sette sammen informasjon fra flere sensorer og slik gi et godt bilde av luftkvalitetssituasjonen i sanntid.

iFLINK-prosjektet skal gjøre det enklere å overvåke luftkvaliteten på langt flere steder til en lavere pris. Forskerne i prosjektet skal utvikle og bruke nye kalibrerings- og visualiseringsmetoder basert på maskinlæring og datafusjonsteknologi for å korrigere og forbedre datakvaliteten fra de billigere sensorene. Det skal også etableres en åpen teknologiløsning som kan ta imot og kvalitetssikre data fra en rekke ulike typer luftkvalitetssensorer, så kommuner og andre kan hente ut luftkvalitetsdata av tilstrekkelig kvalitet.

Tanken er at alle som ønsker det skal kunne bruke iFLINK-prosjektets funn og teknologi til å utvikle sanntidstjenester forbundet med luftkvalitet, klimaendringer eller støyforurensning. Kommunene er viktige støttespillere og partnere i prosjektet, og i første omgang skal det opprettes pilotprosjekter i fem deltakende kommuner; Oslo (prosjektleder), Bergen, Bærum, Drammen og Kristiansand. Vi ønsker så å utvide tjenestene til enda flere kommuner.