Ученые НГТУ НЭТИ запатентовали биоразлагаемый криогель для сохранения жизнеспособности микроорганизмов
Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разработали и запатентовали криогель на основе сульфоэтилхитозана, который позволяет длительное время сохранять жизнеспособность бактерий без дорогостоящих условий консервации. Работа велась в рамках проекта «Новые материалы медицинского и пищевого назначения» программы «Приоритет-2030».
Гель был получен методом двухстадийного синтеза с добавлением альдегида. После присоединения сульфоэтильных групп раствор замораживался для формирования трехмерной пористой структуры криогеля. Синтез протекал по щадящей технологии — без высоких температур и агрессивных сред. Модификация хитозана сульфагруппами снизила цитотоксичность полимера, сделав его безопасным для клеток кишечника, отмечает руководитель проекта, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник Центра технологического превосходства НГТУ НЭТИ Анастасия Корель.
Особенность разработки — возможность использовать полученный гель для сохранения жизнеспособности бактерий в условиях комнатной температуры в течение длительного времени. Это более перспективный подход по сравнению с традиционными методами хранения, которые часто требуют специальных температурных режимов. Такие методы, как лиофилизация (высушивание из замороженного состояния) и криоконсервация (глубокая заморозка) обеспечивают длительную консервацию, однако являются дорогими и энергозатратными. Разработанный учеными НГТУ НЭТИ гель обеспечивает не только сохранность бактерий, но и возможность их адресной доставки в кишечник.
«Гель pH-зависим, в кислой среде желудка он не подвергается деградации и ведет себя как защитная капсула для загруженных в него бактерий. При прохождении в кишечник гель оказывается в слабощелочной среде, где постепенно растворяется, обеспечивая пролонгированное высвобождение бактерий. Таким образом, осуществляется адресная доставка пробиотиков», — рассказала Анастасия Корель.
В процессе работы над проектом ученые освоили управление размером пор криогеля. Контроль пористой структуры материала — важный фактор для обеспечения эффективной иммобилизации бактерий. В ходе экспериментов новый биоматериал продемонстрировал свою эффективность в качестве стабилизатора бактерий как при +4°С, так и при +22°С в течение 12 месяцев.
Криогель на основе сульфоэтилхитозана для стабилизации микроорганизмов может найти применение в различных областях: в медицине для таргетной доставки лекарств, в производстве БАДов и функциональных продуктов, в пищевой промышленности — для хранения бактериальных заквасок для йогуртов и другой кисломолочной продукции, в биофармацевтике — для хранения коллекционных штаммов бактерий, в сельском хозяйстве — при создании микробиологических препаратов.
Фото 1 — загрузка геля бактериями в стерильных условиях ламинарного бокса, фото 2 — гель, загруженный бактериями, фото 3 — бактерии на чашке, фото 4 — био-реактор для моделирования условий наращивания бактерий в малом объеме и для снятия различных параметров: оптической плотности и скорости роста.
