Hyppää pääsisältöön

Koronavirustilanne Itä-Suomen yliopistossa

Palavia puita uunissa.

Väitös, FM Tuukka Ihantola 4.12.2021: Termoforeesiin perustuva solualtistus soveltuu hyvin polttoperäisten pienhiukkasten terveysvaikutusten tutkimiseen

Ympäristötieteen alaan kuuluva väitöstutkimus tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella ja verkossa.

Mikä on väitöstutkimuksesi aihe?

Väitöskirjan tieteenala on ympäristötiede ja aiheena on kotitalouksissa tapahtuvan polton aikana syntyvien pienhiukkasten terveysvaikutuksien tutkinta. Tässä tutkimuksessa keskitytään selvittämään kuusen, männyn sekä ruskohiilen poltossa syntyvän savun aiheuttamia vaikutuksia pääosin solumallissa. Näiden pienhiukkasten haitalliset terveysvaikutukset on havaittu aiemmin epidemiologisissa tutkimuksissa, mutta tarkempia mekanismeja ei vielä kuitenkaan tunneta.

Aikaisemmat tutkimukset soluilla on tehty vanhalla ”upotusmenetelmällä”, jossa hiukkasia joudutaan käsittelemään ennen solualtistusta. Tämä menetelmä ei kuitenkaan vastaa todellista tilannetta, eikä mahdollista koko savun, eli hiukkasten ja kaasumaisten yhdisteiden altistamista, vaan siinä ovat mukana ainoastaan hiukkaset. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkimuksessa keskitytään myös termoforeesiin perustuvan solualtistuslaitteiston soveltavuuden arviointiin ilmansaasteiden tutkimisessa.  Olemassa olevat laitteistot, joilla solut altistetaan hiukkasilla ja kaasumaisilla yhdistelmillä, ovat olleet tutkimuksissa heikkotehoisia hiukkaskoosta riippuen. Väitöskirjatutkimuksessa käytettävä termoforeesiin perustuva laitteisto pystyisi ohittamaan nämä ongelmat.

Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?

Väitöskirjassa tutkitun termoforeettisen solualtistuslaitteiston havaittiin soveltuvan erittäin hyvin polttoperäisten pienhiukkasten tutkimiseen ja olevan tehokkuudeltaan parempi, kuin markkinoilla oleva gravitaatioon ja hiukkasvaraukseen perustuva altistuslaitteisto.

Tutkimuksessa käytettyjen polttoaineiden (kuusi, mänty ja ruskohiili) savut aiheuttivat solumalleissa selkeää DNA-vauriota. Kaikki savut myös aiheuttivat muutoksia tulehdusvasteeseen. Tutkimuksissa huomattiin myös, etteivät kokonaissavun (hiukkaset ja kaasut) haittavaikutukset eroa suunnattomasti pelkkien kaasumaisten yhdisteiden haittavaikutuksista. Ruskohiilen polton havaittiin myös tuottavan määrällisesti enemmän hiukkasia puun polttoon verrattuna. Ruskohiilen polton aiheuttamat  soluvaikutukset olivat kuitenkin hyvin samankaltaisia kuin puun poltossa.

Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?

Tulokset savujen haitallisista vaikutuksista auttavat arviomaan puun tai ruskohiilen poltossa syntyviä terveysvaikutuksia, jotka tulevat esille esimerkiksi takkalämmitteisillä asuinalueilla taajamissa.

Tutkimuksessa selvitettiin myös kokonaissavun sekä suodatetun savun terveysvaikutuksia, mikä taas helpottaa kohdistamaan teknisten ratkaisujen kehittämistä niin, että jatkossa pystyttäisiin minimoimaan savun haitallisia vaikutuksia. Myös työssä tutkittu solualtistuslaitteisto mahdollistaa jatkossa aidommat tutkimusolosuhteet tulevaisuudessa tehtävien hengitettävien hiukkasten tutkimuksessa.

Kuvaile väitöstutkimuksesi prosessia.

Tämä tutkimus on tehty osana HICE-yhteistyötä (Virtual Helmholtz Institute of Complex Molecular Systems in Environmental Health) jossa muutaman suomalaisen tutkimusryhmän lisäksi on saksalainen tutkimusryhmä. Väitöskirjatutkimuksen kokeet on tehty pääosin isoissa koekampanjoissa HICE-yhteistyön puitteissa, joissa tutkittiin monen eri savun vaikutusta ihmissoluissa ja eläinmallissa. Kampanjoissa solut altistettiin savulle, ja seuraavana päivänä solut kerättiin tutkimuksia varten. Toksikologisissa tutkimuksissa selvitettiin solukuoleman määrää, DNA-vaurioiden syntymistä, tulehdusvastetta sekä happiradikaalien muodostumista.

FM Tuukka Ihantolan ympäristötieteen alaan kuuluva väitöskirja Online exposure systems for  toxicological effects of combustion emissions and nanoparticles (Polttoperäisten päästöjen ja nanohiukkasten toksikologisia vaikutuksia tutkivat solualtistuslaitteistot) tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 4.12.2021 klo 12 Kuopion kampuksella, Canthia, CA101. Vastaväittäjänä toimii professori Harri Alenius, Karolinska Institutet, ja kustoksena apulaisprofessori Pasi Jalava, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on suomi ja sitä voi seurata verkossa.

Väittelijän painolaatuinen kuva

Tilaisuus verkossa (tulossa)

Väitöskirja verkossa