Biosensoriske implantater for in vivo sanntidsmåling av stressindikatorer

The aim of the project is to develop a biosensory implant (biomarker) for real-time in vivo measurement of physiological response to stress and disease in fish. The innovation will make it possible to continuously measure the primary stress parameters glucose and cortisol to provide an objective direct measure of fish welfare in its natural habitat. Over the last three years, the mortality in Norwegian fish farming has been almost 20 per cent. In addition to wanting fish to live well without suffering based on its intrinsic value, increased fish welfare and lower fish mortality will also be economically favourable for the aquaculture industry. By monitoring the stress levels in fish, it will be easier to find the causes of stress, and thus be able to reduce negative impacts and increase fish welfare. This in turn could lead to reduced fish deaths. The development of these biosensory implants will demand research within both electrochemical sensor technology and fish biology. Zimmer & Peacock AS possesses expertise in the development of electrochemical biosensors, and has sensor products for measuring and monitoring biochemical parameters from humans and terrestrial animals. Together with leading Norwegian research communities at USN, NTNU and SINTEF Ocean, Zimmer & Peacock will develop a commercial biosensory implant for real-time measurement of stress-related biochemical indicators measured in live fish in their natural habitat. We have already developed electrochemical sensors for continuous measurement of glucose that will be implanted in fish. NTNU and SINTEF Ocean possesses expertise in fish physiology and have good infrastructure to test the biomarker with its sensors in both small- and large scale. The sensors will be tested in live fish in 2022. Cortisol is a well-known stress hormone. Our cortisol sensors are being developed. There are few available cortisol sensors today, hence we expect these innovative sensors to be very useful in stress monitoring in fish. Our latest tests indicate that we will be able to measure cortisol at the levels of both stressed and non-stressed fish. The biomarker is considered to have a significant number of different application areas, primarily for use in research projects in the wild fish stewardship and aquaculture industry, but also as a monitoring tool in commercial fish farming and as a method for optimizing stress inflicting production processes from smolt to slaughterhouse.

Formålet med prosjektet er å utvikle et biosensorisk implantat (biomerke) for sanntidsmåling av fysiologisk respons på stress og sykdom in vivo hos fisk. Innovasjonen vil gjøre det mulig å kontinuerlig måle de primære stressparameterene glukose og kortisol for å gi et objektivt direkte mål på fiskens velferd i dens naturlige habitat. Utvikling av de biosensoriske implantatene vil kreve forskning innen både elektrokjemisk sensorteknologi og fiskebiologi. Dette innebærer å løse FoU-utfordringer for 1) å oppnå en levetid på minimum tre måneder for de elektrokjemiske sensorene, 2) å oppnå en innkapsling av sensoren for best mulig kontakt mellom sensor og vev uten bruk av metoder med høy temperatur som vil skade sensoren, 3) avdekke sammenhenger mellom stress/begynnende sykdom og utslag i stressfaktorer hos fisk, og 4) hvordan måleparametere varierer ved ulik påvirkning på fisken. Zimmer & Peacock AS besitter ekspertise innen utvikling av elektrokjemiske biosensorer, og har sensorprodukter for måling og overvåking av biokjemiske parametere fra mennesker og landdyr. Sammen med ledende norske forskningsmiljøer ved USN, NTNU og SINTEF Ocean skal Zimmer & Peacock utvikle et kommersielt tilgjengelig biosensorisk implantat for sanntidsmåling av stressrelaterte biokjemiske indikatorer målt i levende fisk i sitt naturlige habitat. Biomerket vurderes å kunne ha et betydelig antall ulike applikasjonsområder, i første rekke til bruk i forskningsprosjekter i villfiskforvaltning og havbruksnæringen, men også som et overvåkingsverktøy i kommersiell oppdrettsaktivitet og som metode for å optimalisere stressrelaterte produksjonsprosesser fra smolt til slakteri.