Наноцеллюлоза бактериального происхождения синтезируется из продуктов ферментативного распада растительного недревесного сырья. Однако напрямую «скармливать» бактериям растительное сырье невозможно, нужна предварительная обработка. Сибирские ученые рассмотрели пять способов химического воздействия на сырье. Из полученных продуктов синтезировали образцы бактериальной наноцеллюлозы и оказалось, что четыре из пяти способов предварительной обработки позволяют получить материал высокого качества. Статья опубликована в журнале Polymers. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

Бактериальная наноцеллюлоза — один из наиболее перспективных материалов для технической химии и производства медицинских изделий. Например, бактериальная наноцеллюлоза может применяться в медицине для создания искусственной кожи. Бактериальная целлюлоза играет активную роль в стимулировании регенеративных процессов, помогая заживлению ран. Уже сегодня ее применяют для создания новых материалов и нанокомпозитов. Благодаря большой площади поверхности и пористой структуре, наноцеллюлоза также способна впитывать большое количество различных веществ, что может быть использовано в медицине для создания повязок. Высокая прочность бактериальной наноцеллюлозы определяет ее применение в качестве материала для 3D-печати некоторых видов человеческой ткани, например, хрящей.

Ее синтезируют микроорганизмы, выращенные на питательной среде с глюкозой. Наиболее доступный способ получения глюкозы – это разложение полисахаридов из растительного сырья с помощью ферментов. Однако в растениях содержатся трудно разрушаемые полимеры, необходимые растениям для укрепления клеток. Поэтому перед ферментативной обработкой требуется еще одна, химическая. В процессе биосинтеза микроорганизмы выделяют наноразмерную нить целлюлозы и, так как все это происходит в водной среде, содержание в ней влаги составляет 99%. Способность полученного материала поглощать и удерживать воду настолько велика, что осушить ее удается только при температуре выше 90˚С и при заморозке от –12˚С до –30˚С. В отличие от медицинских изделий из растительной целлюлозы, изделия из бактериальной наноцеллюлозы более совместимы с человеческим организмом. Гель-пленку можно использовать для восстановления или замены твердой мозговой оболочки, а также в качестве заживляющих покрытий при ожогах и обширных ранах. Из нее даже изготавливают внутренние органы и контактные линзы.

Химики и биотехнологи из Института проблем химико-энергетических технологий показали, что солома злака мискантуса и плодовые оболочки овса могут служить источником глюкозы для целлюлозосинтезирующих бактерий. В качестве предварительной химической обработки ученые предложили следующие типы воздействия: высокотемпературная обработка под давлением, обработка в одну стадию разбавленным раствором азотной кислоты или разбавленным раствором гидроксида натрия и двухстадийная комбинированная обработка разбавленными растворами азотной кислоты и гидроксида натрия в прямом и обратном порядке. После подобного воздействия эффективность последующего распада сырья с помощью ферментов увеличивается в 4-7 раз. Для проверки свойств получаемого материала ученые провели биосинтез бактериальной наноцеллюлозы и оказалось, что четыре из пяти способов позволяют получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества: сохраняется уникальная сетчатая структура наноразмерных нитей.

«Мы единственные в России, кто использует солому мискантуса и плодовые оболочек овса с целью получения субстратов для биосинтеза бактериальной наноцеллюлозы. Наиболее эффективна оказалась одностадийная обработка разбавленным раствором азотной кислоты или разбавленным раствором гидроксида натрия. Такой способ прост и обеспечивает высокий выход глюкозы, до 83,4%», – отметили авторы статьи: кандидат технических наук Екатерина Кащеева, кандидат технических наук Юлия Гисматулина и кандидат химических наук Вера Будаева.

Источники

Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 24/11/2019
Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества
Индикатор (indicator.ru), 24/11/2019
Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества
Новости@Rambler.ru, 24/11/2019
Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества
SMIonline (so-l.ru), 24/11/2019
Ученые предложили синтезировать наноцеллюлозу из соломы и овса
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 21/11/2019
Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества
Открытая наука (openscience.news), 19/11/2019
Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества
24ТОП.kz (24top.kz), 19/11/2019
Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества
Газета.Ru, 19/11/2019
Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества
Новости@Rambler.ru, 19/11/2019
Ученые нашли способы получить бактериальную наноцеллюлозу высокого качества
Новости России (news-life.ru), 19/11/2019
Бактерии на службе у медицины. Ученые предложили синтезировать наноцеллюлозу из соломы и овса
Российский научный фонд (rscf.ru), 19/11/2019
Бактерии на службе у медицины. Ученые предложили синтезировать наноцеллюлозу из соломы и овса
Российский научный фонд (рнф.рф), 19/11/2019
Российские ученые будут синтезировать наноцеллюлозу из соломы и овса
Поиск (poisknews.ru), 19/11/2019
Бактерии на службе у медицины
Коммерсантъ (kommersant.ru/nauka), 18/11/2019
Бактерии на службе у медицины
MSN (msn.com), 18/11/2019

Похожие новости

  • 11/10/2018

    Алтайские учёные создали экологичную наноцеллюлозу

    Бийские учёные хотели изготовить целлюлозу новым, биотехнологическим методом. Но в результате получили нановещество с уникальными свойствами.  Заслуги целлюлозы перед человечеством исключительно велики.
    561
  • 14/09/2018

    Бийские ученые создают материал будущего

    Продукция с приставкой «нано» многим из нас представляется чем-то туманным. Да, о ней много говорят и пишут, но более понятной эта сфера науки не становится. Сегодня мы попробуем разобраться с таким наноматериалом, как наноцеллюлоза.
    1162
  • 02/09/2019

    Академик Геннадий Сакович награжден орденом «За заслуги перед Отечеством»

    Президент России Владимир Путин отметил государственными наградами представителей Алтайского края. Высокие российские награды получили Геннадий Сакович и Анатолий Бондаренко. За большой вклад в развитие науки и многолетнюю добросовестную работу ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени удостоен научный руководитель Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук Геннадий Сакович (Бийск).
    260
  • 18/06/2018

    Сибирские ученые превратили сельхозотходы в уникальную наноцеллюлозу

    Сотрудники Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) разработали новый дешевый способ получить важный для промышленности материал – бактериальную наноцеллюлозу.
    1219
  • 23/12/2016

    Исполняется 15 лет ИПХЭТ СО РАН

    ​Исполняется 15 лет со дня образования Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН).
    2094
  • 01/04/2017

    Сформирован КПНИ «Ресурсо- и энергоэффективные катализаторы и процессы»

    Федеральное агентство научных организаций организовало разработку и формирование Комплексного плана научных исследований (КПНИ) «Ресурсо- и энергоэффективные катализаторы и процессы». КПНИ строятся по проектному принципу.
    2039
  • 18/02/2016

    В ИПХЭТ СО РАН создан эффективный способ осаждения вредной пыли

    Мелкие фракции, опасные для здоровья — непреходящая проблема для многих производств, строек и даже научных лабораторий. Решить ее поможет разработка ученых Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (Бийск).
    1658