Уникальные свойства бактериальной целлюлозы заставляют ученых всего мира трудиться над ее созданием. В Бийске же не просто изучают многофункциональный материал, но и стараются сделать его производство дешевле.
Одно из главных свойств органического материала – биосовместимость. Оно позволяет использовать бактериальную целлюлозу в медицине. С помощью уникального материала заменяют кровеносные сосуды и хрящи, останавливают кровотечения. В промышленности бактериальной целлюлозе тоже нашли применение: из нее могут делать пленочные солнечные батареи, особые сорта бумаги, добавки для сбалансированного питания или новое ракетное топливо. В странах Азии на основе материала даже выпускают популярное диетическое блюдо. К тому же в отличие от обычной целлюлозы она не содержит примесей и не нуждается в очистке.
Использовать материал можно и в других сферах, но специалистов отталкивает стоимость его производства. В обычных условиях для создания одного килограмма бактериальной целлюлозы нужно потратить около пяти тысяч рублей.
Эту проблему уже год изучает лаборант ИПХЭТ СО РАН исполнитель гранта РНФ Дмитрий Голубев. Решить ее исследователь предлагает с помощью дешевого местного сырья. Например, мискантуса – травянистого растения, растущего на Алтае. Сотрудники института сами его собирают, обрабатывают и засевают бактерии.
Травянистую основу, на которой будет расти целлюлоза, необходимо гидролизовать щелочами или кислотами, далее обработать ферментами. Делают это, чтобы бактерии могли использовать полученный продукт в качестве питания. Микроорганизмы употребляют только простые сахара, а растения состоят в основном из сложных. Чтобы их переработать, мискантус и обрабатывают щелочью или кислотой.
– Потом мискантус обрабатывают ферментами – идет ферментативный гидролиз, – рассказывает Дмитрий. – И на этой среде культивируются бактерии, которые производят целлюлозу. Мы заметили, что температура, количество засеваемых бактерий, размер емкости в которой содержатся бактерии, влияет на создание материала. Еще важно, каким способом обрабатывают мискантус. В данный момент лучше всего целлюлоза растет на основе, которую последовательно обработали азотной кислотой и гидроксидом натрия.
Уникальность бийских разработок не только в этом. В институте целлюлозу производит симбиотическая культура, состоящая из уксуснокислых бактерий и дрожжей. Эти микроорганизмы вступают в симбиотическое взаимодействие, производя вещества, помогающие друг другу. Поэтому они неприхотливы и легко адаптируются к новым условиям. Бактерии производят материал прямо в банках. Главное условие их жизнедеятельности – постоянная температура 27 градусов. И через 14 дней в емкости вырастает около 5 см целлюлозы.
Биотехнология – не единственный интерес студента. Молодого ученого давно привлекают генная инженерия и биоинформатика. Изучать новые направления он планирует уже в магистратуре.
– Меня интересуют вопросы, на которые может ответить только наука, – говорит Дмитрий. – Их очень много, и они глобальные. Один из основных – теория зарождения жизни. Или, например, меня интересуют молекулярные механизмы старения, проблема сознания. С этой точки зрения стоит изучать биоинформатику.
