|
|
|
Hankekoodi: A70096
Hankkeen nimi: NMR laitteiston hankinta haastavaan orgaanisen kemian analytiikkaan
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2015 ja päättyy 31.8.2016
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Savon liitto
Hakijan virallinen nimi: Itä-Suomen yliopisto
Organisaatiotyyppi: Yliopisto
Y-tunnus: 2285733-9
Jakeluosoite: Farmasian laitos, PL 1627
Puhelinnumero: 0403553256
Postinumero: 70211
Postitoimipaikka: Kuopio
WWW-osoite: http://www.uef.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: VEPSÄLÄINEN JOUKO JUHANI
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Professori
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: Jouko.Vepsalainen(at)uef.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0403553256
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Tarve: Viimeisen kymmenen vuoden aikana orgaanisen analytiikan tarve on kasvanut huomattavasti, johtuen tutkimuksen, tuotekehityksen ja diagnostiikan merkittävästä kasvusta alueella. Entistä useammin halutaan tietää tarkasti jonkin/joidenkin orgaanisten yhdisteiden tarkka rakenne ja määrä hyvinkin monimutkaisista seoksista, esimerkiksi syöpämarkkerien etsintä virtsasta. Varsinkin biotalouteen ja eteenkin puun monipuoliseen hyödyntämiseen tähtäävä koulutus, tutkimus ja tuotteistus ovat lisääntyneet niin Itä-Suomen yliopistossa, alueen ammatti(korkea)kouluissa ja yrityksissä merkittävästi samalla kasvattaen orgaanisen analytiikan tarvetta. Lisäksi analyysitekniikoiden kehitys on mahdollistanut entistä pienempien ainemäärien analysoinnin luotettavasti ja nopeasti mahdollistaen tutkimukset alueilla, jonne sitä ei ole aikaisemmin voitu soveltaa. Hyvänä esimerkiksi tällaisesta tutkimusavauksesta on selvittää kaivosten kemikaalien kulkeutumista ja muuttumista rikastusprosessin yhteydessä.
Tavoite: Verrattaessa eri menetelmiä analysoida orgaanisia aineita erilaisista kohteista tehokkain, nopein, luotettavin ja koejärjestelyiltään yksinkertaisin tapa määrittää samanaikaisesti sekä orgaanisten yhdisteiden rakenne että määrä näytteestä, myös monimutkaisista seoksista, on ydinmagneettisen resonanssin (NMR, Nuclear Magnetic Resonance) laitteisto. Hankkeen tavoitteena on siis ostaa mahdollisimman hyvä NMR laitteisto käytettävissä olevalla rahoituksella. Todennäköisesti hankittava instrumentti on 600 MHz NMR laitteisto.
Tulokset: Hankitulla laitteistolla voidaan määrittää luotettavasti ja tarkasti orgaanisten yhdisteiden rakenne ja määrä aina 0.01 mg tasolle asti, mikäli näytettä on riittävästi (0.1-10 mg). Seoksista voidaan määrittää samanaikaisesti muutamassa minuutissa kymmeniä tunnettuja yhdisteitä ja niiden pitoisuudet (esim. etikkahapon ja määrä puutisleistä). Lisäksi näytteistä voidaan määrittää aikaisemmin tuntemattomien orgaanisien yhdisteiden rakenteita ja pitoisuuksia suoraan spektreistä ilman malliaineita ja automaatio mahdollistaa laitteen 24/7 käytön. Laitteistoa tullaan käyttämään laajasti Pohjois-Savon ja –Karjalan alueella ratkaisemaan orgaaniseen analytiikkaan liittyviä ongelmia perinteisen yliopistotutkimuksen lisäksi mm. biotaloudessa, kaivannaisteollisuudessa ja pk-sektorilla. Itä-Suomen yliopiston yhteystyötahoja ovat mm. seuraavat ryhmät prof. R. Lappalainen (sov. fysiikka), prof. R. Julkunen-Tiitto (biologia), prof. A. Pappisen (metsätieteet), prof. S. Pehkosen (ympäristötieteet), prof. M. Pasanen (farmasia), prof. J. Rautio (farmasia) ja FT A. Koistinen (SIBLab). Alueella toimivien muiden tutkimuslaitosten yhteistyötahoja ovat mm. Prof. J. Mononen (MTT), tutkimuspäällikkö E. Antikainen (Savonia AMK), FT P. Auvinen (KYS), J. Kankkunen (GTK) ja yksikön päällikkö I. Miettinen (THL). Lisäksi ainakin seuraavat alueella toimivat yritykset ovat esittäneet kiinnostusta edellä kuvattuun analytiikkaan: Metkinen Chemistry, Savroc, Lunawood, Charles River Laboratories International ja Kylylahti Copper (nyk. Bolidenin omistama).
Vaikutukset: Hanke mahdollistaa entistä nopeamman, luotettavamman ja tarkemman analytiikan niin orgaanisten aineiden rakenteesta kun määristäkin. Tämä puolestaan mahdollistaa uusien innovaatioiden ja tuotteiden kehittämisen ja samalla työpaikkojen syntymisen alueella. Mahdollisia uusia tuotteita voisivat olla mm. biopohjaiset pinnoitusmateriaalit, uudet lääkeainemolekyyliaihiot, tehokkaat mikrobien kasvua estävät yhdisteet maaleissa ja biopohjaiset kaivosjätevesien puhdistusmateriaalit.
Itä-Suomen yliopistossa kohderyhmiä ovat mm. seuraavat ryhmät prof. R. Lappalainen (sov. fysiikka), prof. R. Julkunen-Tiitto (biologia), prof. A. Pappisen (metsätieteet), prof. S. Pehkosen (ympäristötieteet), prof. M. Pasanen (farmasia), prof. J. Rautio (farmasia) ja FT A. Koistinen (SIBLab).
Välillisiä kohderyhmiä ovat alueella toimivat muut tutkimuslaitokset mm. Prof. J. Mononen (MTT), tutkimuspäällikkö E. Antikainen (Savonia AMK), FT P. Auvinen (KYS), J. Kankkunen (GTK) ja yksikön päällikkö I. Miettinen (THL). Lisäksi ainakin seuraavat alueella toimivat yritykset ovat esittäneet kiinnostusta edellä kuvattuun analytiikkaan: Oy Lunawood Ldt, Chemec Oy, Biosafe Services Oy, Metkinen Chemistry, Reagena, Charles River Discovery Research Services Finland (Kuopio), Brainshake Oy, DHR Finland Oy - Innotrac Diagnostics, Finnoflag Oy, Galena Pharma Oy, Savroc Ldt, Boliden (Kylylahden kaivos), Agnico Eagle Mines, Nordic Mines, Momentive Oy, Normaali Oy, Hätälä Oy, Berner Oy, UPM/Stora Enso ja WetEnd Technologies.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 641 631
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 641 631
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 916 616
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 916 616
Maakunnat: Pohjois-Savo
Seutukunnat: Kuopion, Varkauden, Koillis-Savon, Sisä-Savon, Ylä-Savon
Kunnat: Kiuruvesi, Lapinlahti, Vesanto, Kuopio, Siilinjärvi, Rautavaara, Tervo, Sonkajärvi, Tuusniemi, Keitele, Kaavi, Rautalampi, Suonenjoki, Vieremä, Varkaus, Leppävirta, Pielavesi, Iisalmi
Jakeluosoite: Itä-Suomen yliopisto, Kuopion kampus, Pl 1627
Postinumero: 70211
Postitoimipaikka: Kuopio
Suunniteltu: 7, joihin työllistyvät naiset 4
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | -1 | 6 |
| Laitteisto rakentaminen ja käyttö kuluttavat vain vähän luonnonvaroja, mutta laitteiston avulla tehostetaan uusituvien luonnonvarojen käyttöä - eteenkin vähennetään riippuvuutta öljystä. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 4 |
| Laitteiston valmistus ei vaikuta ilmaston muutokseen, mutta uusituvien luonnonvarojenkäytön lisääminen puolestaan pienentää merkittävästi ilmaston muutosta. Laitteistoa käytetään mm. uusien biotalouden innovaatioiden löytämiseen ja kierrätyksen lisäämiseen. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 1 |
| Biotalouden tutkimus edistää luonnon monimuotoisuutta. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 5 |
| Toimiakseen laitteisto ei tarvitse vettä tai ilmaa, mutta laitteiston avulla tehtävä tutkimus pienentää merkittävästi mm. kaivosten orgaanista jätekuormaa. Lisäksi uusituvien raaka-aineiden käyttö lisääntyy, joka vähentää merkittävästi kasvihuonekaasuja. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei tietoa | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | -1 | 4 |
| Laitteiston valmistus kuluttaa materiaaleja ja lisää jonkin verran jätteiden määrää. Toisaalta laitteiston avulla suoritettu tutkimus tuottaa kierrätettäviä materiaaleja pienentäen merkittävästi jätteiden määrää. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 4 |
| Laiteiton avulla suoritettu tutkimuslisää uusiutuvien energilähteiden käyttöä. Eteenkin pyritään etsimään öljyä korvaavia materiaaleja laaja-alaisesti. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 0 | 4 |
| Laitteistolla suoritetun tutkimuksen avulla voidaan paikallisten yritysten kilpailukykyä parantaa, kehittää heidän tuotevalikoimaansa ja edistää tukimuksellista osaamista. Laitteiston avulla tehtävä tutkimus edistää paikallista yritystoimintaa. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 2 |
| Laitteisto mahdollistaa uusien palvelukonseptienkehittämisen mm. syöpädiagnostiikan alalle. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 4 |
| Laitteiston avulla suoritetun tutkimuksen avulla voidaan parantaa ihmisten terveyttä (syöpädiagnostiikka), luoda alueella uusia työpaikkoja, luoda kestävämpiä materiaaleja perustuen uusituviinluonnonvaroihin, ... | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Ympäristöosaaminen | 0 | 4 |
| Laitteiston avulla tehty tutkimus lisää merkittävästi tietämystä orgaanisten materiaalien kulkeutumisesta ja hajoamisesta luonnossa. | ||
Hankkeen tavoitteena oli vaativaan orgaaniseen analytiikkaan soveltuvan NMR laitteiston hankinta Itä-Suomen yliopistolle. Laitteistoa hankittaessa painotettiin automatiikkaa, helppokäyttöisyyttä, pienten ainemäärien analytiikkaa ja monipuolisuutta. Aluksi selvitettiin markkinoilla olevat laitteet ja niiden ominaisuudet. Alustavien neuvottelujen jälkeen mahdollisten laitetoimittajien kanssa päädyttiin suorahankintaan, koska vain yhdellä valmistajalla oli riittävän kapasiteetin omaava jäähdytettävä automaattinen näytteensyöttäjä. Biologisia näytteitä mitattaessa on erittäin tärkeä säilyttää näyte mahdollisimman kauan lähellä 0°C olevassa lämpötilassa ennen varsinaista mittausta esim. +37°C.
Hankittu laitekokonaisuus oli Bruker Avance III HD 600 MHz NMR laitteisto varustettuna n. 500 paikkaisella jäähdytettävällä automaattisella näytteensyöttäjällä ja nestetypen lämpötilassa toimivalla mittapäällä. Laite toimitettiin joulukuussa 2015 varustettuna tavallisella mittapäällä, jotta ehtisimme opetella kaikki tarvittavat rutiinit liittyen automaattiseen näytteensyöttäjään, mittauksiin eri ytimillä ja todella monipuoliseen automaatio-ohjelmavalikoimaan (>1000 erilaista). Hankeaikaa jouduttiin jatkamaan kolmella kuukaudella, koska laitetoimittaja ei kyennyt toimittamaan varsinaista jäähdytettävää erikoismittapäätä ajoissa testeihin (n. 2 kk viive alkuperäiseen aikatauluun), vaan se saapui vasta kesäkuussa 2016.
Testasimme laitteen toiminnan perusteellisesti lopullisessa kokoonpanossa kesä-elokuussa 2016 ja olimme erittäin tyytyväisiä testituloksiin. Jäähdytettävä automaattinen näytteensyöttäjä toimi usealle erilaiselle n. 100 näytteen sarjalle ilman ongelmia myös biologisille näytteille. Positiivista oli, että jo hyvin lyhyellä koulutuksella (2h) ilman aikaisempaa kokemusta NMR spektroskopiasta omaava henkilö pystyi hallinnoimaan yksinkertaisia rutiinimittauksia. Kokeneemmalle käyttäjälle puolestaan riitti opiskeltavaa monipuolisessa automaatio-ohjelmien mahdollisuuksissa, joiden avulla jopa monimutkaisten seoksien yhdisteet voitiin tunnistaa ja niiden pitoisuudet analysoida. Erityisen tyytyväisiä olimme spektrien laatuun, pienten signaalien erottamiseen suurien piikkien juurelta ja herkkyyteen, joka oli n. 10 x parempi verrattuna normaaliin mittapäähän.
Hankkeen aikana mitattiin kaiken kaikkiaan n. 5 000 näytettä, joista suurin osa (>90 %) oli Itä-Suomen yliopiston yhteistyökumppaneilta (Prof. Vepsäläinen, Prof. Lappalainen, Prof. Pappinen, …), ja tutkimuslaitoksilta (GTK, THL, LuKe, KYS ja Savonia AMK), mutta mittasimme näytteitä myös 21 yritykselle.
Kokonaisuudessaan hanke oli hyvin onnistunut myös numeeristen tavoitteiden suhteen sillä hankkeeseen läheisesti liittyviä työpaikkoja perustettiin 5 (tavoite 7), yrityksiä oli mukana 21 (tavoite 20), yritysten tutkimustoiminta 1 (tavoite 1) ja uudet innovaatioalustat 8 (tavoite 5). Hankkeen aikana liittymiä oli yhdeksään muuhun julkisesti rahoitettuun hankkeeseen ja uusissa haetuissa rahoituksissa laitteiston on mainittu ainakin seitsemässä hankkeessa.
Viranomainen on merkinnyt hankkeen esimerkkihankkeeksi