Российские ученые создали «броню» для полезных бактерий на основе кремния
Этот подход, подсмотренный у природы, может совершить революцию в пищевой, медицинской и экологической отраслях, сдея использование бактерий более эффективным и экономичным.
Специалисты Тульского государственного университета (ТулГУ) предложили инновационный метод защиты полезных бактерий от агрессивной среды. Ученые помещают микроорганизмы в специальные капсулы, созданные на основе оксида кремния, что значительно повышает их выживаемость и эффективность в промышленности.
Вдохновение от природы
Идея для разработки была позаимствована у диатомовых водорослей, которые используют прочный панцирь из диоксида кремния для защиты. Исследователи совместно с коллегами из институтов РАН создали аналогичную биомиметическую оболочку для бактериальных клеток.
Ведущий научный сотрудник лаборатории экологической и медицинской биотехнологии НИЦ "БиоХимТех" ТулГУ Дарья Лаврова объяснила потенциал технологии:
«Микроорганизмы являются продуцентами ценных веществ, поэтому такая природоподобная система может использоваться в биореакторах для фармацевтики, косметической промышленности или при переработке сельскохозяйственной продукции. Инкапсулирование облегчит выделение целевых низкомолекулярных метаболитов из культуральной среды, где растут бактерии».
Превосходство над существующими методами
По словам ученых, новая технология превосходит современные аналоги, где защитные оболочки часто разрушаются и не обеспечивают полную сохранность клеток. Кремниевая «броня» решает эти проблемы.
Дарья Лаврова подчеркнула преимущества биомиметического подхода:
«Биомиметические материалы отличаются экономичностью и эффективностью, ведь природа создавала и совершенствовала их на протяжении сотен миллионов лет эволюции. Создание таких "панцирей" не предполагает использование агрессивных химикатов, которые потенциально опасны для бактерий. Наша технология получения защитных оболочек и заключения в них бактерий применима для клеток разных видов».
Широкие перспективы применения
Бактерии широко используются в производстве продуктов питания (сыров, пива, вина), создании антибиотиков и очистке сточных вод. Однако в неблагоприятных условиях, например, при ликвидации нефтяных разливов, они быстро гибнут. Новая технология позволит дольше сохранять их активность, снижая затраты на повторное выращивание.
Одним из самых перспективных направлений ученые считают медицину, в частности, создание нового метода биокриоконсервации — замораживания клеток в аморфном кремнеземе. Это позволит долгое время сохранять целостность и функциональность клеток. Результаты исследований были опубликованы в научном журнале Gels.