Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Nano- and microplastics: Do they impact fish health and welfare?

Alternativ tittel: Vil nano- og mikropartikler av plast påvirke fiskens helse og velferd?

Tildelt: kr 12,0 mill.

Plastprodukter blir nedbrutt via miljøpåvirkning til små mikroskopiske partikler - ned til nanometer størrelser. Overveldende dokumentasjon viser at de minste partiklene (nanopartikler) kan påvirke organismer negativt - mer negativt enn partikler i mikro- og millimeter størrelser. I dette prosjekt skal vi undersøke hvorvidt og i hvor stor grad ulike partikler fra ulike plast polymerer (f.eks. polyetylen, polypropylen, polystyren, teflon) tas opp i og påvirker hudceller hos laks. Slimlaget og hudceller hos fisk er førstelinjeforsvaret mot patogene mikrober og parasitter. Det er viktig for fisken at hudcellene ikke blir unødig påvirket av eksternt stress - som f.eks. eksponering av fremmedstoffer. Vi skal studere opptak av partikler (fortrinnsvis 200 til 1000 nanometer) i hudceller (keratocytter) i laboratoriet (in vitro), og in vivo (forsøkskar) hvor fisk har små hudsår fra infeksjon. Effekter av nano- og mikropartikler på celler og fisk skal evalueres ved bruk av gentranskripsjonsanalyser (RNA sekvensering (RNASeq, QPCR) som gir bilde på hvilke gener som er opp- og/eller ned regulerte. Vi vil også studere protein uttrykk (proteomikk) hos celler eksponerte for nano- og mikropartikler, samt studere metabolsk aktivitet hos eksponerte celler. For å studere opptak av nano- og mikropartikler skal høyoppløselig mikroskopimetoder (f.eks. nanoskopi) tas i bruk. Ansvarlig forskning og innovasjon skal implementeres i alle deler av prosjektet. 2020-2021 WP1:"Synthesis of NPs and MPs, and fabrication of particles by milling" Vi har fått laget/syntetisert ulike nano/mikropartikler i polystyren (PS) og polymetylakrylat (PMMA) fra Dr. Y. Wan, Heinan University, Kina. Størrelsen på disse er rundt én mikrometer. I tillegg har vi i bestilling relevante og ulike nano-og mikropartikler fra kommersielle aktører (sølv, grafitt, silika, grafene, karbon nanotuber, polyetylen). Vi har vurdert "milling" av plastgranulat til nanopartikler ved hjelp av homogenisator. Etter grundig overveielse og diskusjon med produsent av avkjølt homogenisator er ikke instrumentet optimalt, da skjærkreftene heller bidrar til smelting av plast enn partikkeldannelse. WP2: "Nanoscopic analysis of uptake mechanisms and distribution of NPs and MPs" I alt to mastergradsstudenter leverte i 2020 (mai) oppgave hvor de beskrev hvordan epitelceller fra hud kunne isoleres og holdes i kultur. Cellene lever fint i kultur i to uker. Vi tilsatte cellene PS (0.5 og 1 mikrometer), undersøkte hvorvidt de ble tatt opp i cellene. Etter nanoskopi undersøkelser fant vi partikler inne i cellene, noe som viser at disse epitelcellene kan ta opp polystyren partikler. Oppgaven kan lastes ned her: https://munin.uit.no/handle/10037/19278 . Fra mai 2021 til nå har vi hatt utfordring ved at det følger med mikrober/parasitter (ikke bakterier) fra uttak av skjell/celleprøver fra fisk. Dette medfører at vi ikke kan eksponere cellene for nano- og mikroplast. Vi har foreatt mange forsøk på isoleringer fra laks fra ulike fiskekar fra mai til nå med samme resultst. Vi er i dialog med Havbruksstasjonen i Tromsø for å finne ut hvordan vi kan fortsette, og sikre oss prøver som ikke er kontaminerte. I mellomtidene ser vi på muligheten å bruke epitelceller fra øye som modellsystem, da øyeeplet og epitelcellene også vil ble eksponert for miljøplast. I denne sammenheng må vi forbedre eksisterene protokoll - noe som er pågående. WP3: "Assessment of transcriptomic responses to NP and MP exposure? WP4: "Assessment of proteomic and metabolic response to NP and MP exposure" WP3 og 4 er ikke kommet i gang da arbeidspakkene krever cellekulturer fri fra uønskede mikrober. RRI: Ikke startet.

The current proposal addresses the impact of NPs and MPs on fish health and welfare by introducing a systems biology approach. This ensures knowledge far beyond the current know how – which is fairly fragmented – and especially the fact that most of the previous studies have concerned millimeter-sized plastics and not tinier particles. The current proposal is tailored to answer fundamental questions: a) whether there is a discrimination between different plastic polymers (polystyrene, polyethylene, polypropylene, Teflon) with regards to uptake, b) presence of any plastic polymer-specific biological effects and c) whether wounded fish especially suffer from uptake of NPs and MPs. Thus, the potential for new knowledge is huge and impacts are expected in the fields of plastics pollution of sub millimeter particles. This study will seed similar studies on other species both in lower and higher taxa. For example, the methods applied here can likely be transferred to other fish species, thus there will be higher awareness on the environmental impacts of NPs and MPs on other fish species and other ecosystems/food webs – as well as to food to consumers. We foresee that, based on the current approach and its topicality, there will made other proposals to EU and RCN in the future. If successful, the project will provide a systems biology approach to study: 1) uptake mechanism in fish keratinocytes by high-end nanoscopy, 2) transcriptomic response, 3) metabolism by cells exposed to NPs and MPs, and to 4) correlation between plastic type and impacts. Furthermore, we will study how different particles are handled by fish keratinocytes in fish infected by fish lice causing wounds. RRI will be implemented throughout the project.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Temaer og emner

Responsible Research & InnovationHavbrukFiskehelse og velferdMiljø og naturmangfoldMarin forurensning inkl. miljøgifterMatNanoteknologi/avanserte materialerLTP2 Et kunnskapsintensivt næringsliv i hele landetPortefølje Muliggjørende teknologierDelportefølje Klima og miljøMarinMatMat - Blå sektorLTP2 Styrket konkurransekraft og innovasjonsevnePortefølje LivsvitenskapLTP2 Nano-, bioteknologi og teknologikonvergensFNs BærekraftsmålPolitikk- og forvaltningsområderForskningBransjer og næringerMiljø - NæringsområdeBioteknologiPolitikk- og forvaltningsområderFiskeri og kystGrunnforskningLTP2 HavBioøkonomiMarinHavbrukMarinMarin bioteknologiMiljø og naturmangfoldPortefølje Industri og tjenestenæringerFNs BærekraftsmålMål 14 Liv under vannResponsible Research & InnovationRRI Utviklings- og prosessorienteringLTP2 Bioøkonomi og forvaltningLTP2 Klima, miljø og miljøvennlig energiLTP2 Marine bioressurser og havforvaltningLTP2 Utvikle fagmiljøer av fremragende kvalitetHavbrukNanoteknologi/avanserte materialerNanovitenskap og -teknologiLTP2 Samfunnsikkerhet, sårbarhet og konfliktLTP2 Muliggjørende og industrielle teknologierBransjer og næringerLTP2 Fagmiljøer og talenterBransjer og næringerFiskeri og havbrukPolitikk- og forvaltningsområderMatGlobal matsikkerhetBioteknologiMarin bioteknologiAnvendt forskningBioøkonomiØvrig bioøkonomiInternasjonaliseringInternasjonalt prosjektsamarbeidPolitikk- og forvaltningsområderMiljø, klima og naturforvaltningMarinMarin forurensning inkl. miljøgifterPortefølje HavInternasjonaliseringNanoteknologi/avanserte materialerHelse, miljø og sikkerhetResponsible Research & InnovationRRI MedvirkningLTP2 Samfunnssikkerhet og samhørighet