Ученые Пермского Политеха выявили новые особенности синтеза целлюлозы, получаемой с участием бактерий
В медицине и тканевой инженерии в качестве биоматериала для искусственной кожи и кровеносных сосудов активно используют бактериальную целлюлозу. Это продукт жизнедеятельности некоторых видов бактерий, которые синтезируют пленочную структуру в процессе ферментации. В отличие от растительного, этот материал отличается хорошей биосовместимостью, высокой степенью чистоты, прочностью и эластичностью. Ученые Пермского Политеха изучили, как температура и доступ кислорода влияют на количество целлюлозы, выработанной отдельными культурами микроорганизмов. Полученные результаты позволят улучшить процесс биосинтеза и повысить производительность особого материала для медицины и других отраслей.
Статья опубликована в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика», том 1, 2025. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Помимо биомедицины, бактериальная целлюлоза применяется в косметической и пищевой промышленности, а также в материаловедении для получения биоразлагаемых пленок и композитных продуктов. Это перспективный материал с большими возможностями в науке и промышленности.
Обычно такую целлюлозу синтезируют бактерии рода Komagataeibacter. В питательной среде в процессе ферментации они вырабатывают биополимер, который позже очищается и обрабатывается для получения пленочной структуры.
Ученые Пермского Политеха изучили особенности биосинтеза бактериальной целлюлозы с использованием отдельных культур микроорганизмов, а именно штамма Acetobactеr xylinus и симбиотической культуры Мedusomyces чайного гриба, ранее выращенного в лабораторных условиях. В результате определили, какие факторы могут значительно повысить количество получаемого материала.
Количественный выход продукта биосинтеза во многом зависит от условий культивирования бактерий в питательной среде, в частности от температуры и доступа кислорода. Политехники провели эксперименты по получению целлюлозы в интервале температур 25-35 градусов и различным контактом образцов с воздухом. После образования пленок образцы очищали от клеток микроорганизмов, стерилизовали, сушили и взвешивали.
– Результаты показали, что температурный фактор существенно влияет на синтез продукта. Так, для штамма Acetobactеr xylinus оптимальна температура 30 градусов, ее увеличение, например, до 35 градусов уже сильно (до двух раз) снижает количество материала. Такая же зависимость характерна и для культуры чайного гриба, но в этом случае рост бактериальной целлюлозы более интенсивный, – рассказывает Николай Ходяшев, заведующий кафедрой «Химия и биотехнология» ПНИПУ, доктор технических наук.
Доступность кислорода к культурам клеток также влияет на массу получаемых образцов. Политехники отмечают, что эта разница кратна соотношению поверхностей контакта образцов с воздухом, то есть, например, если увеличить площадь контакта в 8 раз, то и пленочной бактериальной целлюлозы можно получить в 8 раз больше.
Таким образом, для максимального выхода перспективного биоматериала в процессе синтеза важно поддерживать температуру около 30 градусов и обеспечивать необходимый доступ кислорода в процессе биосинтеза. Полученные результаты исследований ученых Пермского Политеха позволяют дать рекомендации для увеличения производительности бактериальной целлюлозы пленочного типа.
Контактное лицо:
Ксения Старкова,
ведущий специалист пресс-службы ПНИПУ
тел: 89504480065
Другие новости
