Tang og tare ligger an til å kunne bli en ny, stor og bærekraftig industri i Norge. Forskning har utviklet metoder som gjør det mulig å dyrke tang og tare på tau i sjøen, særlig de to artene sukkertare (Saccharina latissima) og butare (Alaria esculenta). I 2020 ble det dyrket 200 tonn tare i Norge, mens det er estimert at i 2030 har vi teknologi som gjør det mulig å dyrke 4 millioner tonn tare. Det er veldig mye, og det er viktig at markedet er forberedt på å ta imot en så stor biomasse. Det hjelper ikke at taredyrkere produserer masse tare hvis de ikke har noen å selge den til. Vi er nødt til å skape et tang- og taremarked hvis vi skal kunne oppskalere taredyrkingsindustrien.

På Sintef Industri arbeider vi med å undersøke ulike kjemiske forbindelser i taren, og deres mulige anvendelsesområder. Taren inneholder flere interessante bioploymerer, som alginat, fucoidan, laminarin og cellulose. Det er mulig at disse kjemiske forbindelsene har bioaktive egenskaper, som for eksempel å virke antiviralt, betennelsesdempende og antibakterielt, egenskaper som kan være interessante å utnytte i både mat, fôr og medisin.

Populasjonar av ville dyr svingar i storleik frå år til år. Økologar la tidleg merke til at populasjonar ofte svingar i takt med einannan, sjølv når det er stor avstand mellom dei. Dette kan forklarast ved at miljøet som påverkar desse artane også svingar i takt over store område. Men viss det er så enkelt, burde vel alle artar svinga i takt? Alle artar som lever i det same området opplever jo i stor grad det same miljøet. Likevel viser det seg å vera store forskjellar mellom artar i kor synkroniserte populasjonssvingingane deira er over ulike avstandar. Dette kan påverka utdøyingssannsynet til artane.

På Gjærevollsenteret for framtidsanalyse av naturmangfald brukar me ein kombinasjon av modellering og dataanalyse for å forstå prosessane som driv endringar i naturmangfald. For å gjera dette må me blant anna forstå dei romlege prosessane som driv populasjonssvingingar, sånn som kvifor nokre artar svingar i takt over store område medan andre ikkje gjer det.

Genomet er oppskriften til alt liv, består av DNA og befinner seg i cellekjernen. I løpet av livssyklusen til en celle skal genomet utføre en rekke forskjellige oppgaver. Når cellene deler seg skal det genomiske DNAet dupliseres, pakkes nøye sammen og fordeles likt til hver dattercelle. Mellom celledelinger skal de riktige strekkene av DNA oversettes til RNA og proteiner som hører til celletypen. Feil i disse prosessene kan føre til sykdommer som kreft og infertilitet, men det er fortsatt mye vi ikke forstår om hvordan dette skjer.

Forskere har beskrevet utformingen av celler og cellekjerner i lysmikroskop i over 200 år, men det genomiske DNAet er pakket så tett sammen at det først er helt nylig at vi har utviklet gode nok mikroskopimetoder at vi endelig kan nærme oss et svar på det grunnleggende biologiske spørsmålet: Hvordan organiserer cellene genomet sitt?
 

Gjennom Team Pølsa og Syver har heile Noreg blitt kjend med sjukdommen barnedemens. På laboratoriet i Trondheim jobbar vi for å forstå kva årsakene til barnedemens er. CLN3 er ein av sjukdommane som fører til barnedemens. Denne arvelege sjukdommen kjem av ein mutasjon i eitt enkelt gen, CLN3. Som følgje av mutasjonen fungerer ikkje lysosom normalt, som vidare fører til at nerveceller døyr og funksjonar går tapt. Mange av dei same mekanismane kan bli observert i vanleg demens, trass at årsaka er ulik.

Framskritt innafor bioteknologi har opna nye moglegheiter for å studere barnedemens. Frå pasientar sine celler kan det på lab bli grodd fram små hjernar og auge, som har same genetikk som pasientane. I desse små modellane, organoider, kan mekanismar og protein som fører til sjukdom bli oppdaga. På lab i Trondheim bruker vi organoider ikkje berre for å forstå barnedemens, men også for å teste potensielle behandlingar.

Det finnes mange kreftmedisiner, men hvilken virker best for akkurat denne pasienten? I dag er svaret ofte basert på statistikk fra store pasientgrupper. Jeg er kreftlege og forsker, og jeg jobber med å finne ut av dette på en helt annen måte: ved å teste medisinene før pasienten får dem, i datamaskiner og på levende vevsprøver.

Vi høster levende kreftceller fra vevsprøver, og holder disse i live på laboratoriet. Der kan vi prøve ut flere medisiner samtidig, på pasientens egne celler, og se hvilke som faktisk dreper kreften. Men vi får bare en liten bit vev fra hver pasient, så vi kan ikke teste alle tenkelige medisiner. Derfor bygger vi også digitale tvillinger, det vil si dataprogrammer som simulerer signalveiene inne i kreftcellen, tilpasset den enkelte pasientens sykdom. Datamaskinen gjetter hvilke medisiner som er verdt å teste, og laben sjekker om gjetningen stemmer.

Dette kalles funksjonell presisjonsmedisin, og det er et fag i grenselandet mellom biologi, medisin og informatikk. Jeg tror dette blir framtidens kreftdiagnostikk, og jeg vil fortelle om hvordan man havner i en jobb hvor man både møter pasienter og skriver kode.

NB! Tilgjengelig fra 1. oktober.

Hvorfor virker den samme medisinen godt for noen pasienter, men ikke for andre? Og hvorfor mister enkelte pasienter effekten av medisinen over tid? Dette er sentrale spørsmål i forskningen på inflammatorisk tarmsykdom. Vi bruker både pasientprøver og avanserte laboratoriemodeller kalt organoider, eller «mini-tarmer», som dyrkes fra pasientenes egne celler. På den måten kan vi undersøke hvorfor noen pasienter responderer godt på behandling mens andre ikke gjør det, og teste legemidler på pasientens egne celler uten å måtte prøve dem direkte på personen først. Målet er å gjøre behandlingen mer personlig og treffsikker, slik at pasienter kan få riktig medisin raskere. Samtidig lærer vi mer om hvordan tarmen fungerer, hva som skjer når sykdom oppstår og hvilke effekter ulike medikamenter har på tarmcellene. Kanskje framtidens behandling av inflammatorisk tarmsykdom starter med en liten prøve av pasientens egne celler?

Solceller er ein nøkkelteknologi får å få til den grøne omstillinga. Dei er no ein av verdas billegaste energikjelder, og produserer straum utan utslepp eller farleg avfall. Solceller treng imidlertid ein del plass, kring 100 m² for eit norsk hushald, noko som kan vere ei utfordring i tettbygde strøk der ledig areal er ein knapp ressurs.

Dette skuldast delvis at dagens solceller berre kan gjere om ca. 20 % av solenergien som skin på dei til straum. Difor jobbar eg med å finne nye material å lage meir effektive solceller av. Eg byggar nye material frå grunnen, atom for atom, og testar om dei kan vere lovande for bruk i ein ny type solcelleteknologi som kallast mellombandsolceller. Lukkast eg, kan me få solcellar der kvart panel genererer nestan dobbelt so mykje straum som dei som er vanlege i dag!

Hjernen vår er beskyttet av en naturlig forsvarsmekanisme som kalles blod-hjerne-barrieren. Denne barrieren beskytter hjernen fra skadelige stoffer i blodet, men gjør det også utfordrende å få levert medisiner til områder som trenger behandling. For mange hjernesykdommer finnes det per i dag derfor ingen behandling.

Heldigvis er det mulig å åpne blod-hjerne-barrieren midlertidig, lokalt og kontrollert, slik at medisiner kan leveres mer effektivt. I vår forskningsgruppe bruker vi mikrobobler og ultralyd for å åpne blod-hjerne-barrieren, for dermed å levere medisiner som kan behandle sykdommer som hjernesvulster og Alzheimers. Vi studerer blant annet hvordan genmodifiserte og uskadeliggjorte virus kan leveres til bestemte celletyper som rammes av Alzheimers for å muliggjøre genterapi, og hvordan ultralydbehandlingen kan øke opptaket av immunterapi og cellegift i hjernesvulster i mus. På sikt kan dette gjøre det mulig å ta i bruk medisiner som i dag ikke når frem til hjernen.

Denne ultralydteknologien kan også brukes for å behandle kreft i andre deler av kroppen. Kreftbehandling kombinert med ultralyd og mikrobobler har vist seg å øke opptaket av cellegift lokalt i svulsten, samtidig som friskt vev blir mindre utsatt. Dette kan føre til bedre behandling og færre bivirkninger for pasientene.

En stor utfordring i behandling av kreft er å få levert nok cellegift til rett plass i store nok mengder – både for å få god effekt av behandlingen, og samtidig skåne det friske vevet for å få mindre bivirkninger for pasientene. En løsning er å kapsle cellegiften inn i bittesmå nanopartikler som sprøytes inn i blodet. Nanopartiklene fungerer som et målsøkende transportmiddel som frakter medisinen til de syke cellene. Dessverre ser vi ofte at nanopartiklene ikke når ut til kreftceller som ligger langt unna blodårene. Vi trenger derfor noe som gjør denne leveringen enda mer effektiv.

En mulighet er å bruke ultralyd i kombinasjon med mikrobobler. Mikroboblene sprøytes inn i blodet, og ultralydbølgene vil få boblene til å vibrere og etter hvert sprekke. Dette vil øke gjennomtrengeligheten av blodåren og vevet lokalt, og på den måten får vi økt opptak og bedre fordeling av nanomedisin i kreftsvulsten. Når vi behandler svulster i mus ser vi at denne behandlingen gir bedre effekt og økt overlevelse hos musene. Med bakgrunn i lovende prekliniske resultatene er det startet to kliniske studier på St Olavs Hospital hvor ultralydteknologien prøves ut i pasienter.

En annen spennende anvendelse av denne teknologien finner vi i hjernen. Hjernen er godt beskyttet fra alle stoffer i blodet ved hjelp av det som kalles blod-hjerne barrieren, og slipper kun inn akkurat de stoffene som hjernecellene våre trenger. På grunn av denne barrieren er det veldig vanskelig å levere medisin til hjernecellene, og for mange sykdommer finnes det derfor enda ingen behandling. Ved bruk av ultralyd og mikrobobler kan vi åpne opp denne barrieren og levere nanomedisin ut til hjernecellene. Det kan være nyttig for behandling av for eksempel kreft i hjernen, men også for behandling av andre sykdommer som Alzheimers eller Parkinson.

Metaller er over alt i samfunnet: i bygninger, transport, elektroniske duppeditter, og materialer som trengs til å produsere grønn og fornybar energi. Kombinasjonen av lang kystlinje for transport av råmaterialer og produkter samt tilgang på billig og ren fornybar energi gjør det gunstig å produsere metaller i Norge. Metaller er viktig for den norske eksportnæringen, spesielt ferrolegeringer som produseres med karbotermisk reduksjon, og aluminium som i dag produseres med elektrolyse i kombinasjon med karbon. 

I dag produseres silisium, mangan og deres legeringer ved reaksjoner med karbon på høy temperatur, og har CO₂ som et direkte reaksjonsprodukt. Med dagens prosesser er dermed CO₂ et uunngåelig biprodukt, så i forskningsprosjektet ZeSiM jobber vi med nye, alternative elektrolysemetoder som kan eliminere utslippene.

Som forsker i SINTEF jobber jeg med å produsere silisium fra kvarts (SiO2) med bruk av elektrolyse fra saltsmelter. Prosessen foregår opp mot 900 °C, og produserer oksygengass i tillegg til fast silisium. Ved å bruke strøm og elektroner direkte, kan direkte utslipp fra silisiumproduksjon elimineres, og forskning på temaet vil hjelpe oss på veien til en ny, optimalisert prosess!

Oppladbare batterier er essensielle i elektriske kjøretøy og ligger også an til å bli viktig for å kunne lagre energi fra fluktuerende fornybar energi som vind- og solkraft. Men hvordan fungerer egentlig disse batteriene, og hvor mye energi er det egentlig mulig å lagre i et batteri?

Selv om det finnes mange ulike batterikjemier og batteriteknologier er det foreløpig Li-ionebatterier som dominerer markedet for oppladbare batterier. I denne presentasjonen vil dere derfor få en introduksjon til hvordan denne batterikjemien fungerer og til hvordan produksjonen av Li-ionebatterier har utviklet seg siden oppfinnelsesåret 1991. I tillegg vil dere få en innføring i teoretiske og praktiske begrensninger for hvor mye energi som kan lagres i et Li-ionebatteri. Er det f. eks mulig med en elbil som kan kjøre 2000 km per oppladning? Bli med og finn ut av det!
 

Visste du at sjeldne jordarter egentlig ikke er så sjeldne? Utfordringen er at de sjeldent finnes i høye nok konsentrasjoner til at de enkelt kan utvinnes! 

Europas største kjente forekomst av sjeldne jordarter ligger faktisk i Telemark! De siste årene har Telemark og disse metallene fått stadig mer oppmerksomhet, og økt konkurranse om naturressurser har gjort tilgang til strategiske materialer til et viktig tema.  EU ønsker derfor å bli mindre avhengig av import og har blant annet definert sjeldne jordartsmetaller som nødvendige for fremtidens samfunn. Men hvorfor er disse metallene så viktige?

Svaret er at de brukes i teknologier vi er avhengige av hver eneste dag som elbiler, vindmøller og mobiltelefoner. Spesielt de sjeldne jordartene neodym (Nd), praseodym (Pr), og dysprosium (Dy) står i fokus fordi de brukes til å lage svært sterke permanentmagneter som er nødvendige i elektriske motorer og generatorer. 

Derfor forsker jeg i SINTEF på muligheten for en hel-europeisk verdikjede basert på forekomsten i Fensfeltet i Telemark. Det er mange steg som er involverte, men jeg spesielt ser på hvordan jeg kan skille ut de sjeldne jordartene fra resten av mineralene ved hjelp av hydrometallurgi og prosessen flotasjon. Ved bruk av ulike kjemikalier som tilsettes en vandig blanding av knust råmateriale prøver jeg å finne en oppskrift som fører til at jeg skiller ut de sjeldne jordartene fra resten av bergarten som jeg ønsker å kvitte meg med. Gjennom forskningsprosjektet SUPREEMO er målet mitt å oppkonsentrere mineralene som inneholder de verdifulle jordartsmetallene, slik at de kan prosesseres videre til produkter du og jeg bruker hver dag.
 

Innanfor kjemi kan vi bruke kvantemekanikkens lover til å skildre korleis molekyl oppfører seg når dei møter kvarandre eller blir påverka av lys og ytre felt. I forskinga mi utvikler eg kvantemekaniske modellar som kan beskrive slike prosessar. Desse modellane kan både hjelpe oss med å forklare det vi observerer i kjemiske eksperiment og med å designe meir effektive kjemiske reaksjonar.

Denne kunnskapen kan også gi innsikt i korleis molekyl kan utnyttast i framtidas kvanteteknologi. Kan molekyl brukast til å lage kvantebits eller svært følsame kvantesensorar? Dette er nokre av spørsmåla som ein kvantekjemikar synest det er spennande å utforske.