В Туле создали броню для полезных бактерий

Современные биотехнологии стремятся повысить эффективность использования полезных микроорганизмов в различных отраслях, и учёные Тульского государственного университета (ТулГУ) сделали важный шаг в этом направлении.

Они разработали инновационный метод инкапсуляции бактерий в капсулы из оксида кремния, что значительно улучшает их защиту от неблагоприятных условий окружающей среды. Эта технология может стать настоящим прорывом для пищевой и медицинской промышленности, а также для экологических проектов, делая применение микроорганизмов более рентабельным и устойчивым.

Полезные бактерии играют ключевую роль в производстве ферментированных продуктов, таких как сыры, пиво и вино, а также в создании антибиотиков и очистке сточных вод. Однако в сложных и агрессивных условиях, например, при работе с нефтяными загрязнениями, микроорганизмы быстро гибнут, что требует их постоянного повторного выращивания и увеличивает затраты. Специалисты ТулГУ отметили, что инкапсуляция в оксид кремния помогает сохранить жизнеспособность бактерий, обеспечивая их долговременную активность и стабильность.

Результаты исследований были опубликованы в научном журнале Gels, где подробно описывается процесс создания капсул и их преимущества. Данная технология открывает новые перспективы для биотехнологий, позволяя более эффективно использовать бактерии в промышленности и экологии, снижая затраты и минимизируя негативное воздействие на окружающую среду. В будущем подобные инновации могут значительно расширить возможности биоремедиации и производства биопродуктов, что подтверждает важность дальнейших исследований в этой области.

Современные биотехнологии стремятся к созданию эффективных методов защиты микроорганизмов, что значительно повышает их устойчивость и продуктивность в различных промышленных процессах. Исследователи из университета совместно с учеными из институтов Российской академии наук разработали инновационный подход, вдохновленный природой: они создали защитную оболочку для клеток на основе оксида кремния (SiO2). В природе подобный механизм защиты встречается у диатомовых водорослей — эти микроорганизмы покрыты прочным панцирем из кремнезема, который оберегает их от неблагоприятных факторов окружающей среды. Со временем оболочки диатомовых водорослей накапливаются и образуют осадочную породу, известную как диатомит.

Такой биомиметический подход позволяет значительно повысить устойчивость бактерий к стрессовым воздействиям, что особенно важно для их использования в биотехнологических процессах. Микроорганизмы являются ключевыми продуцентами множества ценных веществ, включая фармацевтические препараты, косметические ингредиенты и биопродукты, получаемые из сельскохозяйственного сырья. Благодаря созданной кремниевой оболочке, клетки могут дольше сохранять свою активность и жизнеспособность в биореакторах, что улучшает эффективность производства и снижает затраты.

Таким образом, внедрение природоподобных защитных систем открывает новые перспективы для развития биоинженерии и промышленной микробиологии. Использование кремниевых панцирей не только повышает устойчивость микроорганизмов, но и способствует расширению их применения в различных отраслях, от медицины до сельского хозяйства. Это пример того, как изучение и повторение природных механизмов может привести к значительным технологическим прорывам и устойчивому развитию.

Современные методы выделения биологически активных веществ из бактериальных культур сталкиваются с рядом сложностей, связанных с эффективностью и сохранностью целевых компонентов. В этом контексте инкапсулирование становится инновационным подходом, который значительно упрощает процесс выделения низкомолекулярных метаболитов из культуральной среды, где растут бактерии, — пояснила ведущий научный сотрудник лаборатории экологической и медицинской биотехнологии НИЦ "БиоХимТех" ТулГУ Дарья Лаврова. Этот метод позволяет изолировать необходимые вещества более чисто и эффективно, минимизируя потери и загрязнения.

Дарья Лаврова также отметила, что кремниевые панцири, используемые для инкапсуляции, обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными оболочками. В отличие от последних, которые со временем разлагаются и не обеспечивают полноценной защиты клеток полезных бактерий, кремниевые структуры демонстрируют высокую механическую прочность и стабильность, что значительно увеличивает срок сохранности и функциональность клеток. Это открывает новые возможности для применения таких технологий в различных областях биотехнологии.

Особое внимание ученый уделила перспективам применения разработанной технологии в медицине. По ее мнению, одним из наиболее перспективных направлений является создание инновационного метода биокриоконсервации — замораживания клеток в аморфном кремнеземе. Такая технология позволит сохранять целые клетки внутри прочной кремниевой матрицы, обеспечивая их долговременную жизнеспособность и поддержание биофункциональности. Это может существенно улучшить методы хранения и транспортировки биологических материалов, а также расширить возможности в области регенеративной медицины и биофармацевтики.

Источник и фото - ria.ru