Nýsköpunar­verðlaun forseta Íslands 2018

22.1.2018

Verkefnin sem tilnefnd eru sem öndvegisverkefni eiga það sameiginlegt að vera vel unnin og frumleg. Þau eru ólík innbyrðis og sýna vel þá fjölbreytni sem einkennir verkefni sem sjóðurinn veitir styrki til. Þessi fjölbreytni endurspeglar enn fremur það frjóa og margbreytilega starf og nám sem háskólanemar á Íslandi leggja stund á.

Verkefnin sem tilnefnd eru til verðlaunanna 2018 eru:

Lúpína í nýju ljósi, lífrænt hráefni í umhverfisvæna afurð

Náttúrutrefjar eru hráefni sem vonir eru bundnar við í þróun á umhverfisvænum efnum, hráefni sem gæti komið í stað plasts og gerviefna sem hafa verið notuð undanfarna áratugi og stofna náttúrunni í hættu. Alaskalúpína er belgjurt sem hefur mikinn lífmassa og finnst víða í náttúru Íslands. Hún er áhugaverð vegna eiginleika sinna til að framleiða nitur, þannig sér hún sjálfri sér fyrir næringu og er þar af leiðandi sjálfbær þegar hún hefur fest rætur. Plantan hefur nær eingöngu verið notuð sem uppgræðslujurt.

Í þessu verkefni voru kannaðir, með tilraunum, eiginleikar og styrkleikar lúpínunnar sem hráefnis. Markmið rannsóknarinnar var að komast að því hvort hægt væri að vinna á einfaldan hátt, efni úr lúpínu án allra íblöndunarefna, sem væri þá algjörlega niðurbrjótanlegt í náttúrunni. Efni sem væri nýtanlegt í einhvers konar áframhaldandi framleiðslu.

Megintilraunirnar í verkefninu voru að pressa plötur úr rótum og stönglum plöntunnar og gera samanburð á afurðunum, annars vegar á plöntuhlutum og hins vegar á mismunandi vaxtarskeiði hennar. Sýnishorn voru unnin með það að markmiði að gera styrkleikaprófanir svo hægt væri að kanna styrk efnisins og áætla hvort og þá hvar hægt væri að staðsetja það í flokki byggingarefna, miðað við þá vinnsluaðferð sem notuð var í rannsókninni. Gerð voru beygjubrotþolspróf og metin orkuþörf við framleiðslu á efninu. Að auki voru gerðar tilraunir með aðra plöntuhluta, s.s. blómin. Niðurstöður verkefnisins renna stoðum undir þá tilgátu, að lúpínan sé frambærilegt hráefni til vöruþróunar. Stofnuð var vefsíða sem fjallar um verkefnið á myndrænan hátt.

Verkefnið var unnið af Elínu Sigríði Harðardóttur og Ingu Kristínu Guðlaugsdóttur, nemendum í grunnnámi vöruhönnunar við Listaháskóla Íslands, sumarið 2017. Leiðbeinendur voru Magnús H. Jóhannsson, sviðsstjóri þróunarsviðs Landgræðslu ríkisins og Thomas Pausz, lektor við Listaháskóla Íslands.

Reikningar á brothættu beina hjá sjúklingum sem eru að gangast undir heildar mjaðmaskiptaaðgerð

Heildarmjaðmaskiptaaðgerðin (HMA) hefur umbylt úrræðum vegna meðferðar við liðagigt í mjöðm og er víðsvegar talin vera ein farsælasta aðgerðin í nútíma bæklunarskurðlækningum. Aðgerðin er þróuð sem lausn við þrálátum verkjum í mjaðmaliðum og er nú framkvæmd á nær 1000 sjúklingum árlega á Íslandi og mun sú tala fara hækkandi á næstu árum.

Hægt er að framkvæma HMA á tvenns konar hátt, með eða án notkunar á beinsteypu til að festa gerviliðinn í beinið. Án beinsteypu er nauðsynlegt að hamra gerviliðinn inn í beinið sem veldur miklu álagi, en er ákjósanlegri aðferð þegar kemur að enduraðgerð, þegar skipta þarf um íhluti gerviliðarins.
Þegar ákveðið er hvora aðgerðina viðkomandi sjúklingur eigi að fara í, hefur hingað til verið horft á eigindlega þætti, t.d. kyn og aldur, frekar en að nota staðlað fjölþátta magnbundið mat sem tekur mið af ástandi sjúklings, beina og vöðva.

Verkefnið hefur það markmið, að sýna fram á ákveðna þætti sem hægt er að nýta í einstaklingsbundnu mati fyrir aðgerð sem og einnig fyrir endurhæfinguna eftir aðgerðina sjálfa.

Þróaðar voru nýjar aðferðir til að meta þéttleika beina, gæði vöðva, göngugreiningu og vöðvavirkni. Að lokum er beinið álagsgreint í tölvulíkani sem hermir eftir álaginu sem beinið verður fyrir í ósteyptu aðgerðinni.

Rannsóknin sýnir fram á gagnsemi þess að hafa megindlega sérsniðið einstaklingsmat til að bæta ákvörðunartöku heilbrigðisstarfsfólks sem mun auka öryggi við aðgerð og bæta lífsgæði sjúklinga eftir aðgerð.

Verkefnið var unnið af Gunnari Hákoni Karlssyni og Halldóri Ásgeiri Risten Svanssyni, nemum í heilbrigðisverkfræði við Háskólann í Reykjavík. Leiðbeinendur voru Paolo Gargiulo, dósent við tækni- og verkfræðideild Háskólans í Reykjavík, Magnús Kjartan Gíslason, lektor við tækni- og verkfræðideild Háskólans í Reykjavík, Kyle Edmunds, aðjúnkt við tækni- og verkfræðideild Háskólans í Reykjavík og Halldór Jónsson Jr., prófessor við læknadeild Háskóla Íslands og bæklunarlæknir við Landspítala háskólasjúkrahús.

Þróun nýstárlegra vefjaræktunarkerfa til rannsókna á öndunarfærum og til lyfjarannsókna

Vefjaverkfræði þar sem vefir eru ræktaðir utan líkama er lykilatriði í rannsóknum á líffæramyndun og framþróun sjúkdóma. Verkefnið snýst um að þróa vefjaræktunarkerfi sem byggir á þrívíddarprentun plaststimpla til að móta formgerð öndunarfæra í millifrumuefni. Stimplarnir voru látnir mynda rásir í þessi þrívíðu ræktunarkerfi með það markmið að líkja eftir formgerð öndunarvega og til að geta betur stýrt þroskun og sérhæfingamynstri lungnafrumna í kerfinu. Plastefni voru prófuð og fundust lífsamrýmanleg efni sem bæði ódýrt og auðvelt er að nota til vefjarannsókna af þessari gerð. Lungnastofnfrumum var sáð í rásirnar og voru þær færar um að vaxa í þeim. Hagnýting þessa vefjaræktunarkerfis hentar t.a.m. til rannsókna á virkni boðefna og lyfja á þroskun og sérhæfingu lungna. Aukinn skilningur á þessum ferlum er nauðsynlegur svo bæta megi eða hanna ný meðferðaúrræði gegn lungnasjúkdómum á borð við lungnakrabbamein og bandvefsmyndun. Verkefnið hefur náð að tengja saman verkfræðilega hönnun og lífvísindi á þann hátt að þrívíddarprentun nýtist við frumgerðarsmíði á útliti líffæra á borð við öndunarfæri. Áframhaldandi vinna við verkefnið miðar að því að þróa kerfið áfram þannig að það nýtist til rannsókna á lungnasjúkdómum og til lyfjaprófana, svo og að líkja eftir vefjauppbyggingu annarra líffæra.

Verkefnið var unnið af Gabriel Sölva Windels, BSc nema í heilbrigðisverkefni við Háskólann í Reykjavík. Aðalleiðbeinandi var Jennifer Ann Kricker PhD og verkefnisstjóri læknadeildar Háskóla Íslands og þar voru Sævar Ingþórsson frumulíffræðingur ásamt Ara Jóni Arasyni PhD og verkefnisstjóra við Rannsóknarstofnun í Stofnfrumufræðum meðleiðbeinendur. Verkefnið var unnið á Rannsóknarstofu í stofnfrumufræðum við Lífvísindasetur Háskóla Íslands þar sem Þórarinn Guðjónsson hafði umsjón með verkefninu.

Trippi – Tveir ótamdir hönnuðir kanna nýtingarmöguleika íslenskra hrosshúða

Verkefnið Trippi gekk út á að rannsaka og gera tilraunir með íslenskar hrosshúðir í því skyni að búa til úr þeim hönnunarvöru, með áherslu á nýstárlega nálgun á hráefnið. Höfundum fannst mikilvægt að vinna með náttúrulegum eiginleikum hráefnisins, svo sem ójafnri þykkt, í stað þess að stríða gegn þeim. Um er að ræða hliðarafurð af kjötframleiðslu, sem nú til dags er mestmegnis vannýtt hér á landi, en lítill hluti íslenskra hrosshúða er sútaður hérlendis. Þeim er að stórum hluta fargað eða þær sendar utan til frekari vinnslu.

Verkefnið fór fram í þremur þrepum. Fyrsta stig verkefnisins var eigindleg rannsókn á því með hvaða hætti og að hvaða marki íslenskar hesthúðir eru nú þegar nýttar hérlendis, m.a. með könnun á núverandi framboði af vörum úr hrosshúðum, sem og rannsóknarferðum á Sauðárkrók og til Hjalteyrar. Annað stig þess var nánari rannsókn og vinna með loðnar hrosshúðir, til dæmis sútun á loðinni hrosshúð frá grunni. Auk þess gerðu höfundar tilraunir með þekktar aðferðir við jurtalitun, og þróuðu út frá þeim eigin aðferð við litun loðinna hrosshúða með náttúrulegum hætti. Lokastig verkefnisins var svo hugmyndavinna, hönnun og framleiðsla frumgerða af ýmiss konar hönnunarvöru úr loðnum hrosshúðum.

Megin niðurstaða verkefnisins er sú að ómæld verðmæti eru falin í íslenskum hrosshúðum ef unnið er með þær af þekkingu og alúð, og að fjölbreyttar vörur úr íslenskum hrosshúðum eigi fullt erindi jafnt á innlendan sem og erlendan markað. Til að mynda sjá höfundar möguleika í framleiðslu á pelsum, aukahlutum og ýmiss konar innanstokksmunum. Rík áhersla var lögð á það frá byrjun að varan væri vönduð að hönnun og gerð, í því skyni að leggja áherslu á gæði hráefnisins og samkeppnishæfni þess við hefðbundnari loðvöru úr dýrum sem e.t.v. hlutu illa meðferð.

Verkefnið var unnið af fatahönnuðinum Kristínu Karlsdóttur og vöruhönnuðinum Valdísi Steinarsdóttur.  Þær eru báðar nýútskrifaðar frá Listaháskóla Íslands. Umsjónamenn verkefnisins voru þær Linda Björg Árnadóttir, lektor í fatahönnun við Listaháskóla Íslands og Rúna Thors, fagstjóri í vöruhönnun við Listaháskóla Íslands.

Notkun hágæðaloftmynda frá flygildum við vistfræðirannsóknir

Framfarir í vísindum byggjast oft á nýrri tækni, nefna má byltingu í rannsóknum í erfðafræði á sl. 20 árum. Gagnasöfnun í gróðurrannsóknum hefur hingað til aðallega byggt á hefðbundnum aðferðum sem eru tímafrekar og sem treysta á sérfræðiþekkingu þess sem gögnunum safnar. Nýlega komu á markað flygildi sem nota má til að taka loftmyndir í hárri upplausn. Sú spurning vaknar hvort þessi nýja tækni geti sparað tíma í gróðurrannsóknum og jafnvel opnað nýja möguleika í rannsóknum í stofnvistfræði og á samspili gróðurs og umhverfisþátta.

Verkefnið fólst í að kanna hvort og hvernig nýta megi hágæða loftmyndir frá flygildum við rannsóknir á vistfræði valinna lykiltegunda í íslensku flórunni, birkis, víðitegunda og krækilyngs. Notaðar voru loftmyndir frá árinu 2016 úr umfangsmestu drónamyndatöku sem gerð hefur verið hér á landi, á 75km² svæði á Skeiðarársandi með upplausn um 6 cm/pixel. Hluti svæðisins var myndaður aftur 2017 með upplausn um 1cm/pixel. Myndirnar voru greindar í byrjun sumars og tegundagreining sannreynd á vettvangi og mat lagt á óvissu, skekkjuvalda og takmarkanir gagnanna.

Loftmyndirnar nýttust vel til að tegundagreina viðarkenndar plöntur og mæla stærð birkis og loðvíðis. Hægt var að greina smárunna niður í 9 cm í þvermál af myndum með 1cm/pixel upplausn. Myndirnar nýttust vel fyrir stofnvistfræðilegar mælingar s.s. á þéttleika og stærðardreifingu birkis. Þá var gróðurstuðull (NDVI) reiknaður sem dæmi um umhverfistengda þætti sem fá má úr gögnunum. 
Verkefnið sýnir að unnt er að greina mikilvægar tegundir í íslenskum vistkerfum. Samtímis má afla gríðarlegra gagna um einstakar plöntutegundir og umhverfisþætti og spara bæði tíma og fjármuni. Auðvelt verður að afla gagna á ýmsum óaðgengilegum svæðum. Þá geta opnast nýjar leiðir til að auka þekkingu og skilning á sviði vistfræði.

Verkefnið var unnið af Benedikt Traustasyni og Hlyni Steinssyni, BS-nemum í líffræði við Háskóla Íslands í samstarfi við sprotafyrirtækið Svarma ehf. Leiðbeinendur voru Kristín Svavarsdóttir plöntuvistfræðingur, Þóra Ellen Þórhallsdóttir, prófessor við Háskóla Íslands og Victor Madrigal, sérfræðingur í fjarkönnun.

Nánar um Nýsköpunarverðlaun forseta Íslands

Nýsköpunarverðlaun forseta Íslands voru fyrst veitt árið 1996 og eru því nú veitt í tuttugasta og þriðja sinn. Árlega velur stjórn Nýsköpunarsjóðs námsmanna um 10-15 verkefni sem unnin eru á árinu sem úrvalsverkefni. Af þeim eru svo 4-6 verkefni valin sem öndvegisverkefni og hljóta þau tilnefningu til Nýsköpunarverðlauna forseta Íslands.

Stjórn sjóðsins byggir mat sitt á verkefnum á mati fagráða sjóðsins, sem eru fjögur.

1. fagráð á sviði heilbrigðisvísinda
2. fagráð á sviði verkfræði, tæknivísinda og raunvísinda
3. fagráð á sviði náttúru- og umhverfisvísinda
4. fagráð á sviði hug- og félagsvísinda

Í stjórn sjóðsins 2017-2020 sitja: Einar Gunnar Guðmundsson formaður, skipaður án tilnefningar, Kormákur Hlini Hermannsson, tilnefndur af vísindanefnd Vísinda- og tækniráðs, Magnús Oddsson, tilnefndur af Samtökum iðnaðarins, Eva H. Baldursdóttir, tilnefnd af Sambandi íslenskra sveitarfélaga og Yrsa Úlfarsdóttir, tilnefnd af Landssamtökum íslenskra stúdenta.

Nánari upplýsingar veitir Svandís Sigvaldadóttir, verkefnastjóri á rannsókna- og nýsköpunarsviði, í síma 515 5817.