В Год науки ученые факультета биотехнологии и биологии МГУ им. Н.П. Огарева под руководством профессора Виктора Ревина реализуют два масштабных исследовательских проекта, один из которых – международный. О том, каких новых разработок ждать всему миру из Мордовии, – в нашем материале. 

Для ученых факультета биотехнологии и биологии МГУ им. Н.П. Огарева 2021-й, объявленный в России Годом науки и технологий, стал знаковым. Сейчас они реализуют два масштабных исследовательских проекта, которые получили финансовую поддержку. На один из них выделен грант Российского фонда фундаментальных исследований совместно с организациями – участниками Рамочной программы БРИКС в сфере науки, технологий и инноваций. Ученые факультета разработали функциональные материалы нового поколения, обладающие антибактериальными, заживляющими и кровоостанавливающими свойствами. На разработку только этого проекта за три года будет выделено 15 млн рублей.

Для того чтобы воочию увидеть этот инновационный материал, мы отправились в гости к ученым. 

– Участие в проектах такого уровня было бы невозможно без современных лабораторий факультета, – проводит для нас экскурсию доцент кафедры биотехнологии, биоинженерии и биохимии, кандидат биологических наук Елена Лияськина. – В них  установлено уникальное оборудование почти на 200 миллионов рублей. Современное оснащение лабораторий позволяет нам проводить исследования мирового уровня, начиная с молекулярно-генетического и заканчивая клеточным, и даже организменным уровнем.

Кабинет для научной мысли, как и положено, заставлен стеллажами со всевозможными колбами, пробирками и прочими склянками, над которыми «колдуют» ученые. В каждой из них – будущее современной биотехнологии. 

– Актуальность данных разработок связана с необходимостью создать современные высокоэффективные материалы, позволяющие останавливать различные кровотечения, и обладающие регенерирующими (восстанавливающими), антимикробными свойствами, – рассказывает о работе в рамках проекта Елена Лияськина. – Такие материалы могут использоваться в хирургии, быту, в «медицине катастроф» и при ранениях в случае локальных конфликтов.

Самое интересное, что данная инновация имеет разные формы:  аэро- и гидрогель, пленка и т.д. для самого широкого спектра применения. Раны бывают разные, а потому и возможности их лечения должны быть вариативными, говорят ученые. 

Елена Владимировна демонстрирует нам функциональный материал нового поколения в разных формах. Здесь есть и высушенная, и влажная пленка, которая хранится только в растворе, и даже подобие губки – только невесомой. 

– Если у человека ожог тела 70-80%, то его не забинтуешь, – поясняет доцент кафедры. – Вот такие влажные пленки в данном случае могут быть спасением. Они наносятся безболезненно, и  кожа быстрее заживает. Если рана с кровотечением, то идеальной будет вот такая «губка» – аэрогель. Он на 99% состоит из воздуха, и при всей своей эффективности не доставит дискомфорта пациенту. Аэрогель весит считанные миллиграммы. Если положить его на листочек цветка, то он даже не прогнется.

 

Все эти формы получены из одного материала – бактериальной целлюлозы, волокна которой в сто раз тоньше, чем у ее «растительного собрата». 

– Это уникальный биоматериал, обладающий такими свойствами как биологическая совместимость, высокая механическая прочность и сорбирующая способность, – рассказывает Елена Владимировна. – Плоская гель-пленка бактериальной целлюлозы – это идеальная повязка при пересадке кожи, лечении ран, послеоперационных швов и язв, а также гнойных воспалений. Это прочная, но одновременно эластичная и комфортная повязка, хорошо прилегающая к пораженному участку тела. Она поддерживает оптимальный баланс влажности, стимулирующий заживление; отлично пропускает жидкости и газы; безболезненно наносится и так же безболезненно удаляется; активно насыщается лекарственными препаратами и свободно отдает их в поврежденную зону; поглощает продукты распада тканей; служит почти непреодолимым физическим барьером для инфекции. Через тонкую и прозрачную гель-пленку можно при желании наблюдать процесс заживления ткани. К тому же, в отличие от синтетических полимеров, бактериальная целлюлоза не наносит вреда человеческому организму, нетоксична, не вызывает аллергии и физического отторжения.

Главное, что сырье для материалов нового поколения более чем доступно. Их можно получать благодаря дешевым отходам сахарного и спиртового производства, таким как меласса и барда. Елена Лияськина раскрывает самый главный секрет: что именно легло в основу инновационной разработки, которую одобрил Российский фонд фундаментальных исследований. 

– Нами был выделен высокопродуктивный штамм бактериальной целлюлозы из чайного гриба, который до сих пор находится у меня на кухне, – поясняет кандидат биологических наук. 

Сегодня исследование мордовских ученых ведется совместно с двумя зарубежными партнерами из Индии и Китая (Ухань). На третий год реализации международного проекта планируется биопринтинг структур для тканевой инженерии.

– Группа профессора из Китая, с которым мы сотрудничаем, использует метод 3D-печати подложек на основе бактериальной целлюлозы для тканевой инженерии. Они позволяют стимулировать и контролировать рост клеток. Технология 3D-печати может использоваться для восстановления костной ткани, кожи, получения кровеносных сосудов, – поясняет Елена Лияськина. 

Вот так материал, разработанный в Мордовии, сделает революцию в международной медицине. 

Второй грант на факультете реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. Он связан с поиском и выделением из природных источников организмов, которые могут применяться при создании материалов нового поколения как в биомедицине, так и в аэрокосмической, автомобильной отраслях. Как утверждают ученые, на их основе можно получить новые функциональные и конструкционные материалы, способные изменить качество жизни и среду обитания человека.

Так, один из новых высокопродуктивных штаммов полисахаридов на факультете впервые был выведен из осиных сот. На его основе получены новые биокомпозиционные материалы, которые могут успешно применяться в  современной медицине.

Высокопродуктивный штамм ксантана, больше известный широкому кругу как ксантановая камедь (загуститель) или пищевая добавка Е415 (например, в майонезе) был выведен учеными факультета из …гнилой капусты. Не зря же биологов называют охотниками за микробами!

Кстати, технологией получения ксантана мордовских ученых уже заинтересовались российские нефтяники, которые покупают подобную добавку за валюту за рубежом. Возможно, что на основании разработки наших биотехнологов будет запущено производство ксантана в Ставропольском крае.