Livsvitenskap og kjemi

Bioanalytisk kjemi, sensorer og lab-on-a-chip-teknologi

"Fra organ-on-a-chip til faktiske pasienter: vi lager nye verktøy for kjemisk analyse."

Presisjonsmedisin, mindre prøver (f.eks. enkeltceller) og høykapasitetstesting av legemidler setter kravene til kjemisk analyse på prøve. Hvordan kan vi utføre målinger mer automatiserte, raskere og sensitive?

Vi utvikler nye systemer for prøvepreparering, separasjonsvitenskap og massespektrometri, vanligvis skreddersydd for mikrofysiologiske systemer (organoider, organ-on-a-chip). Vi har aktive kommersialiseringsprosjekter, og vi utvikler avanserte brikker som vi bruker til kjemisk analyser. Vi utvikler omics-plattformer for analyser proteiner, lipider og metabolitter, og eksposomer, basert på massespektrometri eller NMR-spektroskopi.

Formelt samarbeid

Vi har formelle samarbeid med blant annet Oslo universitetssykehus, Folkehelseinstituttet og SINTEF. Vi er medlemmer av flere store forskningsinitiativer, inkludert et senter for fremragende forskning (Hybrid Technology Hub). Vi mottar finansiering til grunnforskning fra blant annet Norges forskningsråd, samt diverse innovasjonsbaserte aktører, f.eks. fra Novo Nordisk Foundation.

Tematiske forskningsområder

Relaterte tematiske forskningsområder i strategien for livsvitenskapsbygningen: Én helse; Persontilpasset medisin; Innovativ helseteknologi og legemiddelutvikling.

Molekylær design, syntese og karakterisering

"Vi bygger morgendagens medisiner og katalysatorer, et molekyl av gangen."

Hvordan kan vi designe og syntetisere molekyler som dekker samfunnets behov, fra bærekraftige katalysatorer og grønn kjemi til nye legemiddelkandidater og molekylære prober? Og hvordan kan avanserte karakteriseringsmetoder bidra til dypere forståelse av levende systemer?

Vi utvikler nye metoder for syntese av organiske og organometalliske forbindelser, med særlig fokus på bærekraftig katalyse. Det legges ytterligere vekt på state-of-the-art karakteriseringsmetoder, der NMR-spektroskopi (kjernemagnetisk resonans) gir detaljert strukturell og dynamisk innsikt, f.eks. for metabolomikkstudier. Gjennom disse initiativene åpner vi dører for anvendelser innen områder som legemiddelutvikling og kjemisk biologi.

Formelt samarbeid

Vi samarbeider nasjonalt med partnere innen f.eks. klinisk forskning og farmasi. Vi er en del av det nye NMR Life-nettverket, som har som mål å styrke koblingen mellom organisk kjemi og biovitenskap. Finansieringskilder inkluderer Norges forskningsråd og industrisamarbeid.

Tematiske forskningsområder

Relaterte tematiske forskningsområder i strategien for livsvitenskapsbygningen: Én helse; Personlig tilpasset medisin; Innovativ helseteknologi og legemiddelutvikling.

Livets biokjemiske mekanismer - molekylære vekselvirkninger og dynamikk

"Et blikk inn i livets maskineri: fra atomer til hele proteiner i arbeid."

Integrativ strukturbiologi, kombinert med kunstig intelligens (KI), revolusjonerer er i ferd med å revolusjonere biokjemi. Men hvordan kan vi få dyp forståelse av biologiske systemer – deres molekylære mekanismer og funksjoner – over forskjellige tids- og lengdeskalaer?

Vi bruker en kombinasjon av eksperimentelle og beregningsmetoder for å få dyp innsikt i viktige biologiske mekanismer og til bidra til å utvikle nye behandlinger. Vi er eksperter på proteinkrystallografi, småvinkelrøntgen- og nøytronspredning (SAXS/SANS) og beregningsmodellering innenfor integrert strukturbiologi. Hovedfokuset er på proteiner av medisinsk interesse, spesielt på enzymer, protein-karbohydrat-interaksjoner og membranbiofysikk. Dette inkluderer studier av virkningsmekanismene til antimikrobielle peptider. Arbeidet vårt spenner over forenklede biologiske etterligninger, faktiske biomolekyler og komplekser samt kunstig utviklede systemer.

Metodene vi bruker har ulike styrker, og er kraftigst når de kombineres: Røntgenkrystallografi gir vanligvis den høyeste oppløsningen og presisjonen (atomstruktur); SAXS/SANS gir lavoppløsnings- og tidsbasert informasjon om molekylære interaksjoner og strukturer i løsning og muligheten til selektivt å karakterisere individuelle komponenter via kontrastvariasjon. NMR gir innsikt i lokal struktur og dynamikk. Kryo-EM gir detaljert strukturell informasjon for store komplekser. Strukturell massespektrometri kartlegger interaksjonsoverflater, og multiskala molekylær modellering gir oppløsning i tid og rom.

Formelt samarbeid

Vi har et stort internasjonalt nettverk og har langsiktige samarbeid med forskningsgrupper fra USA og over hele Europa, så vel som nasjonalt (f.eks. med Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU) og Oslo universitetssykehus). Finansieringskilder (bortsett fra Norges forskningsråd) inkluderer de europeiske rammeprogrammene, den sveitsiske nasjonale vitenskapsstiftelsen (SNF) og Folkehelseinstituttet. Vi er en del av Hylleraas-senteret for fremragende forskning, nasjonale kjernefasiliteter og forskerskoler.

Tematiske forskningsområder

Relaterte tematiske forskningsområder i strategien for livsvitenskapsbygningen: Livets maskineri - Molekylære mekanismer og organismebiologi; Digital livsvitenskap; Mikrobiologi og antimikrobiell resistens; Nevrovitenskap; Innovative helseteknologier og legemiddelutvikling.

Bærekraft, grønn kjemi og miljøkjemi

"Kjemi er en klimaløsning."

Det aller meste av kjemisk produksjon skjer i industrielle katalytiske prosesser. Samtidig er det slik at kjemisk produksjon bidrar betydelig til vårt globale fotavtrykk, og driverne for å utvikle nye, grønnere og renere prosesser er åpenbare. Vi utvikler bærekraftige prosesser for produksjon av kritiske kjemiske produkter gjennom å frembringe grunnleggende innsikt i virkemekanismene til katalysatorer og forståelsen av katalytiske prosesser. Allikevel setter menneskelig aktivitet planeten vår under press ved å introdusere klimagasser, mikroplast og andre forurensende stoffer i miljøet. Miljøkjemi er avgjørende for en bærekraftig overgang: den avslører hva som er til stede, hvordan det transformeres, og hvilke tiltak som mest effektivt reduserer skade. Hvordan kan vi utvikle grønn og bærekraftig kjemi som er en del av klimaløsningen?

Vår katalyseforskning er innrettet mot rasjonell design av nye og forbedrede katalysatorer basert på grunnleggende mekanistisk innsikt. Vi jobber med heterogene katalysatorer, som zeolitter og metallorganiske rammeverk, og vi er stolte av å ha oppdaget UiO-66-serien av metallorganiske rammeverkforbindelser. Videre søker vi å bygge bro mellom homogene organometalliske forbindelser, enzymer og faste katalysatorer. Innen miljøkjemi utvikler vi avanserte instrumenter for å oppdage sporstoffer i miljøet, undersøke sammensetningen, reaksjonene og skjebnen til kjemikalier i luft fra lokale til globale skalaer, og tilby miljøekspertise til industrien for å hjelpe dem med å overvåke, håndtere og redusere sin påvirkning.

Formelt samarbeid

Vi samarbeider med ledende europeiske universiteter, oppstartsbedrifter og forskningsintensiv etablert industri, norske forskningsinstitutter (NIVA, NILU, SINTEF) og Senter for materialvitenskap og nanoteknologi. Forskningen vår er finansiert av privat sektor, Norges forskningsråd og EU.

Tematiske forskningsområder

Relaterte tematiske forskningsområder i strategien for livsvitenskapsbygningen: Én helse; Åpen livsvitenskap eller frie prosjekter innen livsvitenskap.

Nanomaterialer og myke materier for livsvitenskap

"Fra lipider til kvanteprikker: kjemi på nanoskala gir nye helseløsninger."

Myke materialer omfatter studiet av polymerer, lipider, peptider og kolloider, som alle har en tendens til å selvorganisere seg til nanostrukturerte partikler, geler og (bio)materialer som er verdifulle innen livsvitenskap. Mange anvendelser av myke materialer finnes innenfor nanomedisin, et tverrfaglig område som integrerer nanoteknologi med medisinsk vitenskap, f.eks. for å lage presist målrettede legemiddelleveringssystemer med færre bivirkninger. For å designe nye materialer trenger vid imidlertid full forståelse og kontroll av de molekylære interaksjonene for å lage stabile funksjonelle systemer. Hvordan kan vi bruke kjemi til å skape nye plattformer for terapeutiske og biomedisinske anvendelser?

Vi undersøker de grunnleggende mekanismene for selvorganisering i syntetiske og biomolekylære systemer. Ved å finjustere de molekylære interaksjonene, kan vi bygge innovative bærere for legemidler, inkludert antibiotika og cellegift, samt utvikle biokompatible og bakteriostatiske materialer for implantater, vevsteknikk og ulike biomedisinske anvendelser. Vi fokuserer på kjemisk design av kjemiske sammenstillinger, slik som miceller, peptid/peptoid-nanostrukturer og lipidmembraner. Om vi forstår deres struktur og dynamikk, kan vi utvikle nye nanomaterialer med spesifikke biologiske funksjoner, for eksempel lipid-nanopartikler designet for behandlinger og vaksiner. Vi lager antimikrobielle materialer rettet mot resistente bakterier og innovative nanobærersystemer for legemiddellevering mot kreftceller, sopp og bakterier. I arbeidet vårt benytter vi oss av polymer/peptid/peptoidsyntese og avanserte karakteriseringsmetoder basert på røntgenstråler, nøytroner og lys.

Plasmoniske nanopartikler, kvanteprikker og magnetiske nanopartikler er viktige nanomaterialer innen biovitenskap. Ved hjelp av kolloidale metoder syntetiserer vi uorganiske, monodisperse nanopartikler der vi har presis kontroll over størrelse, atomarrangement, kjemisk sammensetning og fordeling og overflatefunksjonalisering. Plasmoniske nanopartikler kan forbedre optiske signaler og danne grunnlag for sensitiv biosensing og avbildning. Kvanteprikker gir stabil og størrelsesjusterbar fluorescens for multipleksdiagnostikk, og magnetiske nanopartikler muliggjør målrettet levering av medisiner, MR-kontrast og hypertermibehandling. Vi samarbeider med sykehus for å bringe disse kolloidalt konstruerte og godt karakteriserte nanomaterialene til biomedisinsk avbildning, diagnostikk og terapeutiske anvendelser.

Faglig samarbeid

Vi har langsiktige internasjonale partnere (Europa, USA), og vi samarbeider nasjonalt (f.eks. med Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet og Oslo universitetssykehus). Finansieringskilder (bortsett fra Norges forskningsråd) inkluderer EU-MSCA og NordForsk. Vi er en del av Hylleraas-senteret for fremragende forskning, Senter for materialvitenskap og nanoteknologi, og nasjonale kjernefasiliteter og forskerskoler.

Tematiske forskningsområder 

Relaterte tematiske forskningsområder i strategien for livsvitenskapsbygningen: Mikrobiologi og antimikrobiell resistens; Persontilpasset medisin, innovative helseteknologier og legemiddelutvikling.

Nanomedisin og legemiddelutvikling – nye antibiotika

"Utforming av neste generasjon antibiotika for å overliste resistente bakterier."

Ved Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo, er vi i forkant av forskningen som bygger bro mellom molekylærvitenskap og medisinsk innovasjon. Vårt fokus på nanomedisin og legemiddelutvikling er motivert av en av de mest kritiske globale helseutfordringene: antibiotikaresistens.

Gjennom tverrfaglig samarbeid og banebrytende kjemisk forskning utvikler vi neste generasjons antibiotika og målrettede legemiddelleveringssystemer som utnytter kraften i nanoteknologi. Våre forskere utforsker hvordan nanoskalamaterialer kan konstrueres for å samhandle presist med et mangfoldig utvalg av biologiske systemer – og åpner nye veier for behandling av infeksjoner som ikke lenger lar seg behandle med konvensjonell terapi.

Vi kombinerer ekspertise innen syntetisk kjemi, molekylærbiologi og biofysikk for å designe molekyler som ikke bare bekjemper resistente bakterier, men også minimerer bivirkninger og miljøpåvirkning. Dette arbeidet handler ikke bare om molekyler – det handler om å transformere medisin, beskytte folkehelsen og å utdanne en ny generasjon av forskere som kan takle morgendagens utfordringer.

Enten du er student, forsker eller industripartner, inviterer vi deg til å utforske arbeidet vårt og bli med oss i å forme fremtidens helsevesen gjennom kjemi.

Tematiske forskningsområder

Relaterte tematiske forskningsområder i strategien for livsvitenskapsbygningen: Mikrobiologi og antimikrobiell resistens; personlig tilpasset medisin, innovative helseteknologier og legemiddelutvikling.

Handlingsplan

For Kjemisk institutt er det viktig å ta del i det nye fellesskapet i Livsvitenskapsbygningen ved å bidra til godt samarbeid og god bruk av den nye infrastrukturen for forskning og undervisning – kort sagt: 

Kjemisk institutt vil bidra til konvergens! 

Handlingsplanen vår for forskning og undervisning innen livsvitenskap.

Tiltak innen forskning

• Kjemisk institutt skal ha sterke grunnforskningsmiljøer innen livsvitenskap og bidra til å sette premisser for kjemisk forskning i livsvitenskap
• Vi skal gripe muligheter for samarbeid og samhandling – med tanke på både faglig profil og infrastruktur

Tiltak innen innovasjon

• Kjemisk institutt skal ha et sterkt fokus på teknologi og innovasjon i livsvitenskap
• Vi skal utvikle god arbeidsflyt for idebeskyttelse og innovasjon
• Vi skal utnytte mulighetene som tilbys av innovasjonsprogrammene SPARK og Veksthuset ved UiO og forskningsrådets innovasjonsvirkemidler

Tiltak innen undervisning

• Kjemisk institutt skal utdanne unike kandidater med sterk kjemifaglig bakgrunn i livsvitenskap
• Vi skal utvikle et utdanningstilbud og en kursportefølje som er bærekraftig for Kjemisk institutt
• Vi skal utløse synergier innen undervisning med Institutt for biovitenskap og Farmasøytisk institutt og bidra til å utvikle et tydelig utdanningstilbud innen livsvitenskap ved UiO
• Vi skal gjennomføre kompetansehevende tiltak for underviserne ved Kjemisk institutt

Tiltak for å styrke strategiske samarbeid

• Kjemisk institutt skal bidra til konvergens i Livsvitenskapsbygningen ved å knytte enda tettere bånd til det Medisinske fakultet og Oslo universitetssykehus og styrke vårt forskningssamarbeid med Institutt for biovitenskap og Farmasøytisk institutt
• Vi skal utarbeide gode rutiner for samkjøring og drift av leiesteder og kjernefasiliteter på tvers av instituttene og enhetene i Livsvitenskapsbygningen

Tiltak for rekruttering

• Kjemisk institutt skal utnytte de nye laboratoriene og undervisningsarealene i Livsvitenskapsbygningen i rekrutteringen og ha en målrettet portefølje av rekrutteringstiltak og være åpne for godt samarbeid med videregående skoler
• Vi skal profilere våre utdanningstilbud og vår forskning i livsvitenskap i kanaler som titan.uio.no, sosiale medier, dagspresse, populærvitenskapelige arrangementer