AQUAREL CONCEPT Aquatic resources for green energy realization

The AQUAREL project studied the availability and optional utilization methods for fish processing side streams and other aquatic biomaterial in the Republic of Karelia. Additionally processing aquatic biomaterial with manure and sewage sludge was studied. Based on the results, the most feasible option today is to process fish side streams to fish oil and dewatered oil-free residue and to use them for fish or animal feed production. However, it is necessary to highlight, that changes in e.g. economic environment, energy prices and demand may require re-evaluating the results and conclusions made in the project. Producing fish oil from fish processing side streams is an easy and relatively simple production process generating a valuable end product. The functionality of the process was confirmed in a pilot conducted in the project. The oil and solids are separated from the heated fish waste based on gravity. The fish oil separating on top of the separator unit is removed. Fish oil can as such be utilized for heating purposes, fish meal or animal feed production, but it can also be further processed to biodiesel. However, due to currently moderate energy prices in Russia, biodiesel production is not economically profitable. Even if the fish oil production process is not complicated, the operative management of small-scale fish oil production unit requires dedicated resources and separate facilities especially to meet hygiene requirements. Managing the side streams is not a core business for fish farmers. Efficient and economically profitable fish oil production requires a centralized production unit with bigger processing capacity. One fish processing unit needs to be designed to manage side streams collected from several fish farms. The optimum location for the processing unit is in the middle of the fish farms. Based on the transportation cost analysis in the Republic of Karelia, it is not economically efficient to transport bio-wastes for more than 100 km since the transportation costs start increasing substantially. Another issue to be considered is that collection of side streams, including the dead fish, from the fish farms should be organized on a daily basis in order to eliminate the need for storing the side streams at the farms. Based on AQUAREL project studies there are different public funding sources available for supporting and enabling profitable and environmentally sustainable utilization, research or development of fish processing side streams and other aquatic biomaterial. Different funding programmes can be utilized by companies, research organizations, authorities and non-governmental organizations.

Management of Soft Information in Sales and Operations Planning

With a Sales and Operations Planning (S&OP) process, a company aims to manage the demand and supply by planning and forecasting. The studied company uses an integrated S&OP process to improve the company's operations. The aim of this thesis is to develop this business process by finding the best possible way to manage the soft information in S&OP, whilst also understanding the importance and types (assumptions, risks and opportunities) of soft information in S&OP. The soft information in S&OP helps to refine future S&OP planning, taking into account the uncertainties that affect the balance of the long-term demand and supply (typically 12-18 months). The literature review was used to create a framework for soft information management process in S&OP. There were not found a concrete way how to manage soft information in the existing literature. In consequence of the poor literature available the Knowledge Management literature was used as the base for the framework creation, which was seen in the very same type of information management like the soft information management is. The framework created a four-stage process to manage soft information in S&OP that included also the required support systems. First phase is collecting and acquiring soft information in S&OP, which include also categorization. The categorization was the cornerstone to identify different requirements that needs to be taken into consideration when managing soft information in S&OP process. The next phase focus on storing data, which purpose is to ensure the soft information is managed in a common system (support system) in a way that the following phase makes it available to users in S&OP who need by help of sharing and applications process. The last phase target is to use the soft information to understand assumptions and thoughts of users behind the numbers in S&OP plans. With this soft management process the support system will have a key role. The support system, like S&OP tool, ensures that soft information is stored in the right places, kept up-to-date and relevancy. The soft information management process in S&OP strives to improve the relevant soft information documenting behind the S&OP plans into the S&OP support system. The process offers an opportunity to individuals to review, comment and evaluate soft information in S&OP made by their own or others. In the case company it was noticed that without a properly documented and distributed soft information in S&OP it was seen to cause mistrust towards the planning.

Katsaus lisäävän valmistuksen (aka 3D-tulostus) mahdollisuuksiin ja kustannuksiin metallisten tuotteiden valmistuksessa: Case jauhepetitekniikka

Suurelle yleisölle lisäävä valmistustekniikka eli ns. 3D-tulostustekniikka näyttäytyy lehtien otsikoissa ja artikkeleissa esiin pulpahtavana ”muotiaiheena”, mutta sekä muovien 3D-tulostustekniikka että metallienkin vastaava valmistustekniikka on ollut olemassa maailmalla ja Suomessa 80-luvun puolivälistä alkaen. Yhdysvalloissa ja Saksassa tekniikkaa käytetään valmistavassa teollisuudessa toiminnallisten osien tuotannossa. Esimerkiksi lentokoneen suihkumoottorien osia ja lääketieteellisiä välineitä tehdään metallijauheesta lisäävän valmistuksen avulla. Itse asiassa eräs menetelmä metalliesineiden valmistamiseksi lasersäteen avulla keksittiin Suomessa ja sitä myös kehiteltiin täällä, mutta teollisuudenala lähti aikanaan nousuun Saksassa. Lisäävä valmistus on tällä hetkellä maailmanlaajuisesti eräs kiinnostavista tuotantotekniikoista, jonka uskotaan muuttavan monia asioita tuotteiden suunnittelussa, toiminnoissa ja valmistuksessa. Tämä tekniikka ei kiinnosta pelkästään valmistavaa teollisuutta, vaan tietotekniikan, lääketieteen, koruvalmistuksen ja muotoilun osaajat sekä uusien liiketoimintamallien kehittäjät ja logistiikka operaattorit ovat teknologiasta kiinnostuneita. Suomelle 3D-tulostustekniikka on suuri mahdollisuus, sillä maassamme on vahva teollinen tieto- ja viestintätekniikkaosaaminen sekä lisäksi olemme maassamme erikoistuneet varsin vaativien teollisiin laitteiden valmistukseen. Eräät suurimmista mahdollisuuksista tällä tekniikalla ovat toimitusketjuihin liittyvät muutokset. Uutta on, että pienetkin yritykset ja organisaatiot voivat soveltaa tätä tekniikkaa valmistuksessa ja jopa kehitellä täysin uusia tuotteita. On myös arvioitu, että lisäävän valmistuksen merkitys valmistustapoihin ja toimitusketjuihin voi olla suurempi kuin koskaan aikaisemmin minkään teknologisen uudistuksen kohdalla. Lisäävästä valmistuksesta usein puhutaankin kolmantena teollisena vallankumouksena juuri tämän takia. 3D-tulostuksen kustannuksia tarkasteltaessa on tärkeätä huomata että vain sulatetun jauheen määrä ratkaisee, ei käytettävän geometrian monimutkaisuus. Tämä erottaa perinteisen ja lisäävän valmistuksen toisistaan. Perinteisesti kappaleen keventäminen on maksanut ”ylimääräistä”, kun taas lisäävässä valmistuksessa kappaleen keveys on jopa kustannusta alentava tekijä. Valmistettavan kappaleen korkeus on yksi kriittisimpiä kustannuksiin vaikuttavia tekijöitä. Tämän vuoksi useamman kappaleen valmistus yhdellä kertaa parantaa kannattavuutta huomattavasti. Samalla kertaa voi ja itse asiassa kannattaakin valmistaa keskenään erilaisia kappaleita. Perinteiset valmistustavat sen sijaan ovat nykyajan vaatimuksille liian hitaita; ne joustavat huonosti, kun kyseessä on pienet, asiakaslähtöiset erät. Trendi on globaalisti kohden yksilöllisiä asiakaslähtöisiä tuotteita, jolloin myös valmistustekniikoiden on oltava joustavia pysyäkseen näiden vaatimusten perässä. Lisäävä valmistus sopii erityisesti hyvin piensarjatuotantoon. Suuremmissa valmistuserissä kuitenkin perinteiset tekniikat ovat kustannustehokkaampia.

Hampaiden transplantaatiot

Tämä syventävien opintojen kirjallinen työ käsittelee hampaiden transplantaatiota. Menetelmällä tarkoitetaan joko potilaan oman hampaan tai toiselta potilaalta saadun hampaan siirtoa valmiiseen poistokuoppaan tai erikseen preparoituun kuoppaan. Allotransplantaatiosta on kyse silloin, kun siirrettävä hammas on saatu toiselta potilaalta, jolloin ongelmaksi voi muodostua kudosyhteensopivuusongelmat. Autotransplantaatiosta puhutaan silloin, kun siirto tapahtuu potilaan omassa suussa. Tämä on nykyaikana useimmin käytetty menetelmä ja sitä käsitellään tässä työssä syvällisemmin. Hampaiden siirrot ovat vähentyneet proteettisten ratkaisujen ja implantologian kehittymisen vuoksi. On ajateltu, etteivät transplantaatiot tarjoa mitään uutta modernille hammaslääketieteelle. Ne antavat kuitenkin erittäin kilpailukykyisen vaihtoehdon menetettyjen hampaiden korvaamisessa etenkin lapsipotilaiden ja nuorten kohdalla. Transplantaatioleikkaus on tekniikkaherkkä ja vaatii onnistuakseen kokeneen kirurgin sekä huolellisen preoperatiivisen potilasvalinnan. Parhaassa tapauksessa potilas saa hampaan, joka kestää vuosikymmeniä osana omaa hampaistoa. Transplantoitu hammas reagoi purentaolosuhteiden muutoksiin samalla tavalla kuin omat hampaat, mitä implantti ei tee. Onnistuneen leikkauksen edellytyksenä on lisäksi huolellinen jälkihoito. Valitettavasti joitakin siirteitä menetetään aina epäonnistuneen hoidon takia. Yleisimpiä komplikaatioita ovat resorptiot, karies ja marginaalinen parodontiitti. Usein komplikaatiot johtavat siirteen menettämiseen jonkin ajan kuluessa, mutta siirre voidaan yrittää pelastaa esimerkiksi juurihoidolla. Tässä syventävien opintojen kirjallisessa työssä on tehty kirjallisuuskatsaus hampaiden transplantaatioista ja lisäksi tutkittu vuosina 2004 - 2013 TYKSin suu- ja leukasairauksien klinikalla tehdyt transplantaatiot. Näistä selvitettiin muun muassa leikkauksen syy, seuranta-aika sekä mahdolliset komplikaatiot. Aineistosta käy ilmi, että transplantaatio suoritettiin yhteensä kymmenelle hampaalle, joista kaksi menetettiin seuranta-aikana (k.a. 19 kk). Lisäksi pohditaan transplantaatioiden heikkouksia ja vertaillaan menetelmää implantointiin.

Jokapäiväinen design

Kirjallisuusarvostelu

Hapatettuihin maitotuotteisiin lisätyn sokerin vaikutus tuotteiden kariogeenisyyteen

Terveellisyys ja runsasproteiinisuus ovat tämän hetken ruokavaliotrendejä. Hapatetut maitotuotteet, kuten rahkat ja jogurtit, ovat proteiinipitoisia ja ne mielletään usein terveellisiksi elintarvikkeiksi. Viime vuosina maitotuotteiden kulutus on kasvanut ja markkinoille on tullut useita hapatettuja maitotuotteita, joista osassa proteiinipitoisuus on tavallista korkeampi. Tuotteissa on kuitenkin sokeria vaihtelevia määriä. Tuotteiden sokeripitoisuus on hammas- ja yleisterveyden kannalta merkittävä seikka, joka kuitenkin voi jäädä huomioimatta kuluttajalta. Sokeri eri muodoissa aiheuttaa hampaiden reikiintymistä, mutta maitotuotteiden kohdalla on myös huomioitava niiden sisältämät reikiintymiseltä suojaavat tekijät. Tässä syventävien opintojen työssä on tehty kirjallisuuskatsaus ja tuotevertailu. Kirjallisuuskatsauksessa on perehdytty sokereiden ja karieksen yhteyteen sekä hiilihydraattien ja erityisesti sokerien saantiin ruokavaliossa. Kirjallisuuslähteinä on käytetty pääasiassa katsausartikkeleita, ravitsemussuosituksia sekä karieksen hallinnan käypä hoito -suositusta. Tuotevertailussa on vertailtu keväällä 2014 ruokakaupoissa myynnissä olleiden hapatettujen maitotuotteiden sokeripitoisuuksia. Tuotteet on jaoteltu seitsemään eri kategoriaan, joista yksi on lapsille suunnatut tuotteet. Sokerinsaannin ja karieksen yhteys nyky-yhteiskunnassa ei ole kovin selvä. Lisäksi tärkkelyksen kariogeenisyys vaihtelee sen mukaan, missä muodossa sitä saadaan ravinnosta. Sekä sokereiden että tärkkelyksen kohdalla saantimäärä ja saantitiheys ovat merkityksellisiä karieksen synnyn suhteen. Maitotuotteissa on kariekselta suojaavia mineraaleja, mutta jos tuote sisältää lisättyjä sokereita, niiden ei voida katsoa olevan hyväksi hammasterveydelle. Lastentuotteissa ja viileissä on tuotevertailun perusteella eniten lisättyä sokeria. Maustamattomat tuotteet, joissa on vain maidon sisältämää laktoosia, sen sijaan lienevät karieksen suhteen turvallisia. Myös intensiivimakeuttajilla makeutetut tuotteet, jotka eivät sisällä esimerkiksi hedelmistä peräisin olevia sokereita, ovat parempi vaihtoehto kuin sokerilla makeutetut tuotteet.

Molecular Mechanisms of Sexual Dimorphism in Threespine Stickleback

Sexual dimorphism is commonly understood as differences in external features, such as morphological features or coloration. However, it can more broadly encompass behavior and physiology and at the core of these differences is the genetic mechanism – mRNA and protein expression. How, and which, molecular mechanisms influence sexually dimorphic features is not well understood thus far. DNA, RNA and proteins are the template required to create the phenotype of an individual, and they are connected to each other via processes of transcription and translation. As the genome of males and females are almost identical with the exception of the few genes on the sex chromosome or the sex-determining alleles (in the case of organisms without sex chromosomes), it is likely that many of the downstream processes resulting in sexual dimorphism are produced by changes in gene regulation and result from a regulatory cascade and not from a vastly different gene composition. Thus, in this thesis a systems biology approach is used to understand sexual dimorphism at all molecular levels and how different genomic features, e.g. sex chromosome evolution, can affect the interplay of these molecules. The threespine stickleback, Gasterosteus aculeatus, is used as the model to investigate molecular mechanisms of sexual dimorphism. It has well-characterized ecology and behavior, especially in the breeding season when sexual dimorphism is high. Moreover, threespine stickleback has a recently evolved Y chromosome in the early stages of sex chromosome evolution, characterized by a lack of recombination leading to degeneration (i.e. gene loss). The aim of my thesis is to investigate how the genotype links to the molecular phenotype and relates to differences in molecular expression between males and females. Based on previous research on sex differences in mRNA expression, I investigated sex-biased protein expression in adult fish outside the breeding season to see if differences persisted after translation. As sex-biased expression also prevailed in the proteome and previous transcription expression seemed to be related to the sex chromosomes, I investigated the genome level with a particular focus on the sex-chromosomes. I characterized the status of Y chromosome degeneration in the threespine stickleback and its effects on gene function. Furthermore, since the degeneration process leaves genes in a single copy in males, I examined whether the resulting dosage difference of messenger RNA for hemizygous genes is compensated as it is in other organisms. In addition, threespine sticklebacks have wellcharacterized behavioral differences related to the male’s social status during the breeding season. To understand the connection between the genotype and behavior, I examined gene expression patterns related to breeding behavior using dominant and subordinate males as well as female

Nanoparticle-Assisted Immunoassays for Point-of-Care Testing - With Specific Interest in Minimally Interference-Prone Assays for Cardiac Troponin I

Cardiac troponins (cTn) I and T are the current golden standard biochemical markers in the diagnosis and risk stratification of patients with suspected acute coronary syndrome. During the past few years, novel assays capable of detecting cTn‐concentrations in >50% of apparently healthy individuals have become readily available. With the emerging of these high sensitivity cTn assays, reductions in the assay specificity have caused elevations in the measured cTn levels that do not correlate with the clinical picture of the patient. The increased assay sensitivity may reveal that various analytical interference mechanisms exist. This doctoral thesis focused on developing nanoparticle‐assisted immunometric assays that could possibly be applied to an automated point‐of‐care system. The main objective was to develop minimally interference‐prone assays for cTnI by employing recombinant antibody fragments. Fast 5‐ and 15‐minute assays for cTnI and D‐dimer, a degradation product of fibrin, based on intrinsically fluorescent nanoparticles were introduced, thus highlighting the versatility of nanoparticles as universally applicable labels. The utilization of antibody fragments in different versions of the developed cTnI‐assay enabled decreases in the used antibody amounts without sacrificing assay sensitivity. In addition, the utilization of recombinant antibody fragments was shown to significantly decrease the measured cTnI concentrations in an apparently healthy population, as well as in samples containing known amounts of potentially interfering factors: triglycerides, bilirubin, rheumatoid factors, or human anti‐mouse antibodies. When determining the specificity of four commercially available antibodies for cTnI, two out of the four cross‐reacted with skeletal troponin I, but caused crossreactivity issues in patient samples only when paired together. In conclusion, the results of this thesis emphasize the importance of careful antibody selection when developing cTnI assays. The results with different recombinant antibody fragments suggest that the utilization of antibody fragments should strongly be encouraged in the immunoassay field, especially with analytes such as cTnI that require highly sensitive assay approaches.

Unraveling the functional divergence of membrane-bound pyrophosphatases

Inorganic pyrophosphatases (PPases) are enzymes that hydrolyze pyrophosphate (PPi)which is produced as a byproduct in many important growth related processes e.g. in the biosynthesis of DNA, proteins and lipids. PPases can be either soluble or membranebound. Membrane-bound PPases (mPPases) are ion transporters that couple the energy released during PPi hydrolysis to Na+ or H+ transport. When I started the project, only three Na+-transporting mPPases were known to exist. In this study, I aimed to confirm if Na+-transport is a common function of mPPases. Furthermore, the amino acid residues responsible for determining the transporter specificity were unknown. I constructed a phylogenetic tree for mPPases and selected the representative bacterial and archaeal mPPases to be investigated. I expressed different prokaryotic mPPases in Escherichia coli, isolated these as inverted membrane vesicles and characterized their functions. In the first project I identified four new Na+-PPases, two K+-dependent H+-PPases and one K+-independent mPPase. The residues determining the transporter specificity were identified by site-directed mutagenesis. I showed that the conserved glutamate residues are important for specificity, though are not the only residues that influence it. This research clarified the ion transport specificities throughout the mPPase phylogenetic tree, and revealed that Na+ transport is a widespread function of mPPases. In addition, it became clear that the transporter specificity can be predicted from the amino acid sequence in combination with a phylogenetic analysis. In the second project, I identified a novel class of mPPases, which is capable of transporting both Na+ and H+ ions and is mainly found in bacteria of the human gastrointestinal tract. The physiological role of these novel enzymes may be to help the bacteria survive in the demanding conditions of the host. In the third project, I characterized the Chlorobium limicola Na+-PPase and found that this and related mPPases are able to transport H+ ions at subphysiological Na+ concentrations. In addition, the H+-transport activity was shown to be a common function of all studied Na+-PPases at low Na+ concentrations. I observed that mutating gate-lysine to asparagine eliminated the H+ but not the Na+ ion transport function, indicating the important role of the residue in the transport of H+. In the fourth project, I characterized the unknown and evolutionary divergent mPPase clade of the phylogenetic tree. The enzymes belonging to this clade are able to transport H+ ions and, based on their sequence, were expected to be K+- and Na+-independent. The sequences of membrane-bound PPase are usually highly conserved, but the enzymes belonging to this clade are more divergent and usually contain 100−150 extra amino acid residues compared to other known mPPases. Despite the vast sequence differences, these mPPases have the full set of important residues and, surprisingly, are regulated by Na+ and K+ ions. These enzymes are mainly of bacterial origin.