"Зелёная" медицина: исследователи научились получать лекарственные вещества из лесных отходов
Отходы лесного производства зачастую богаты ценными биологически активными веществами, поэтому так важны способы эффективной переработки этого сырья. Сибирские учёные и технологи работают над совершенствованием методов выделения из растительного сырья тритерпеноидов — кислородосодержащих органических соединений, которые могут помочь в лечении различных заболеваний.
Эти органические вещества проявляют высокую биологическую активность, сообщается в пресс-релизе издания Сибирского отделения РАН "Наука в Сибири". Тритерпеновые производные обладают свойствами, способными помочь в борьбе с онкологией и вирусными заболеваниями: они препятствуют воспалению, тормозят активное деление клеток и разрастание патогенных новообразований, активируют программируемую клеточную гибель. Подобные соединения есть в тканях многих растений, в том числе и в берёзовой коре, с которой работают сотрудники технологического отдела опытного химического производства Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова СО РАН.
Белый цвет внешней коры берёзы связан с высокой концентрацией бетулина — тритерпенового спирта, который известен противовоспалительными, капилляроукрепляющими, антиоксидантными, противовирусными и антисептическими свойствами. Также это вещество — стартовое для получения других интересных продуктов, например, производных бетулиновой кислоты, проявляющих, помимо названных выше, анти-ВИЧ активность. Сибирские технологи усовершенствовали процесс экстракции бетулина из отходов лесосеки.
"Мы добились большей энергоэффективности процесса и полного рецикла растворителя при достаточно высокой чистоте продукта. Это не достигается при экстракции, например, традиционно используемыми спиртами", — поясняет руководитель отдела опытного химического производства НИОХ СО РАН кандидат технических наук Сергей Попов.
Сотрудники производства экстрагируют тритерпеноиды березовой коры, используя "зелёные" растворители, в частности, водный этилацетат. "Зелёная" экстракция подразумевает применение экстрагентов, которые легко регенерируются. Они коммерчески доступны, являются высоко эффективными, обладают важными для сохранения окружающей среды свойствами: не содержат токсичные примеси, биоразлагаемы, их получают из возобновляемого сырья.
Найти идеальный "зелёный" растворитель практически невозможно, поэтому если есть хотя бы несколько факторов, позволяющих улучшить производственные показатели (повысить безопасность, энергоэффективность), — это важный шаг на пути к "зелёному" идеалу. Используемый по технологии НИОХ "зелёный" экстрагент этилацетат эффективно извлекает тритерпеноиды берёзовой коры с незначительным количеством примесей и полностью возвращается в цикл экстракции с минимальными энергозатратами.
Известно много других методов, позволяющих получать бетулин из берёзовой коры, однако все они малоэффективны (экстрагент теряется в цикле производства) и слишком энергозатратны. Между тем сибирским исследователям удалось добиться значительной — несмотря на низкую растворимость бетулина, — продуктивности, а также минимизировать расход растворителя, вернув его в производственный цикл. Для удаления примесей был использован ряд эффективных технологических приемов: в частности, обработка не исходного сырья, а экстракта раствором щёлочи делает процесс более экономичным.
"Дальнейшая наша работа связана с выделением индивидуальных метаболитов. Мы изучаем возможность использования альтернативных растворителей из возобновляемого растительного сырья, которые также позволят нам создать эффективные процессы переработки и получить востребованные наукой и на рынке компоненты", — рассказывает Попов.
Другие виды тритерпеновых производных выделяют из хвойных растений, перерабатывая вторичное сырье, которое обычно считается отходами. Например, из пихтовых веток в лучшем случае делают масло, выход которого составляет 1-3 % от массы сырья, тогда как ценных экстрактивных веществ в древесной зелени содержится в десятки раз больше. Сотрудники НИОХ в течение нескольких лет искали способы комплексно использовать сырьё. Перерабатывая хвойные отходы, в институте ранее получили ряд биологически активных веществ, на основе которых НИОХ совместно с ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН разработал препарат "Новосил" — регулятор роста и развития растений с противогрибковым действием, повышающий устойчивость к заболеваниям.
Позже в совместной работе с корейскими коллегами экстрактивные вещества пихты изучили на другие виды активности: в частности, было обнаружено, что тритерпеновые кислоты этого дерева могут ингибировать альфа-глюкозидазу (фермент диабета второго рода), препятствуя проникновению углеводов в кровь.
Технологи и исследователи НИОХ уделяют внимание и другим видам вторичного растительного сырья, например, отходам пищевого производства: из отжимок клюквы, брусники, черноплодной рябины получают смеси тритерпеновых кислот и чистую урсоловую кислоту. Она проявляет антимикробную, противовоспалительную и другие виды биоактивности. В целом все тритерпеновые производные обладают гормоноподобным действием и способствуют физиологическим процессам, которые помогают бороться с онкологией или предупреждать раковые заболевания.