Tilbake til søkeresultatene

HAVBRUK2-Stort program for havbruksforskning

Safeguarding fish health - In situ water quality analysis in RAS aquaculture systems using living cell sensors and micro/nanotechnology

Alternativ tittel: Beskyttelse av fiskehelse - In-situ vannkvalitetsanalyse i RAS-aquakultursystemer ved bruk av levende cellesensorer og mikro/nanoteknologi

Tildelt: kr 2,1 mill.

En mikrofluidisk enhet designet til bruk som en in-situ sensor for vannkvalitet ved produksjon av fisk har blitt utviklet og testet i prosjektet. Sensoren består av levende Aliivibrio fischeri-organismer som får redusert bioluminescerende respons når de eksponeres til stressorer som medfører dårlig vannkvalitet for fisk. Responsen til den levende biosensoren ble studert etter eksponering til ulike nivåer av metaller, ammoniakk og nitritt, vannparametere som ved forhøyede konsentrasjoner bidrar til suboptimal vannkvalitet ved produksjon av fisk i resirkuleringssystemer (RAS). Effekten av stressorene på biosensoren ble studert enkeltvis og i blanding. Resultatene er basert på en detaljert analyse av den avtagende bioluminescerende responsen fra de levende cellene. En mikrofluidisk enhet med integrert bioelektronisk plattform ble designet og presentert med formål å overvåke Aliivibrio fischeri responsen in-situ. Resultatene fra prosjektet indikerer at teknologien har potensiale til å kunne bli utviklet som en metode for å overvåke vannkvalitet sanntid. Mer optimalisering og utprøving er imidlertid nødvendig før enheten med Aliivibrio fischeri-organismer kan benyttes kommersielt på RAS anlegg. Undersøkelsene ble gjennomført i samarbeid med et team av eksperter fra senter for radioaktivitet, mennesker og miljø (CERAD CoE), ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet, og institutt for mikrosystemer (IMS) ved Universitetet i Sørøst-Norge. Resultatene fra prosjektet er publisert i fagfellevurderte tidsskrift internasjonalt.

The project demonstrated the potential of bioluminescent bacteria to monitoring toxicity of nitrite, un-ionized ammonia, metal cations, and other common stressors in recirculated aquaculture water. A microfluidic chip and a bioelectronic platform were designed and developed for toxicity tests of water from RAS. The project promoted great level of interdisciplinary, involving microbiology, microfluidics, optics, electronics, micro/nanotechnology, etc. Further, the research activities have enhanced international cooperation, with Chinese universities in this case, as well as enhanced collaboration with the private sector. The achieved research results can arouse interest from multiple actors in the aquaculture field, especially companies with vision to implement new sensor technology at RAS facility. The project revealed a new method to improve control of water quality in RAS, with the long term aim of enhancing quality of aquaculture products, while preventing losses in the industry.

Fish production in completely recycled water, such as in a recirculating aquaculture system (RAS), demands permanent control of water quality. Accumulation of excreted metabolites, low dissolved oxygen levels/high CO2 levels, and accumulation of recycling/disinfection by-products pose threat to water quality in RAS, and its deterioration results in deterioration of fish productivity and health. Therefore, continuous monitoring of stressor levels in real time would be a tremendously valuable tool in preventing sudden production decreasing, oxygen depletion or contamination in recirculate fish-production systems. In situ monitoring sensors would thus replace intensive manual sampling for water quality evaluation. This post-doctoral project addresses the need of developing in-situ tools for green RAS, and proposes to solve the R&D challenge of continuous monitoring by investigating a lab-on-a-chip with advanced bio/nanotechnologies and luminous bacteria, that offers broad spectrum of detection and rapid response to toxic levels of key stressors. This project is conducted in close cooperation with Centre of Excellence for Environmental Radioactivity (CERAD, at NMBU), and the proposed research work strengthens the aquaculture research focus in current activities in CERAD. Along with the strategic research areas UMB4 and UMB5 of CERAD, combined toxicity and biological effects in luminous bacteria and model fish exposed to key stressors in RAS will be investigated, and will serve to verify the in-situ monitoring sensors. The cooperation is enhanced by national and international expertise on micro/nanotechnology, water/environmental monitoring and toxicology analysis. The project results will find use in the aquaculture industry, as the implementation of continuous surveillance technology in RAS systems will allow for early warning of toxicity, giving fish producers time to respond before increased levels of key stressors are allowed to negatively affect fish production.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

HAVBRUK2-Stort program for havbruksforskning