БІОТЕХНОЛОГІЯ - Іншина Н.М. - 2009

РОЗДІЛ 5. ПРОМИСЛОВА БІОТЕХНОЛОГІЯ

Нові продукти біопромисловості

Синтез полігідроксиалканоатів

У Росії (Інститут біофізики РАН) була створена нова промислова біотехнологія одержання полімерів нового покоління - поліоксиалканоатів. Особливістю цих полімерів є їх біосумісність і здатність до біодеградації - руйнування за участі живих організмів. Продуцентом полімерів є мікроорганізми Alkaligenes eutrophus. Найбільш дослідженим полігідроксиалканоатом є полігідроксибутират. У клітинах бактерій Alkaligenes eutrophus вміст полігідроксибутирату досягає 80% від маси клітини. Бактерії використовують полімер як джерело Карбону та енергії. За участі мікроорганізмів поліоксибутират розкладається до вуглекислого газу і води.

Ураховуючи біосумісність полігідроксиалканоатів і здатність до біодеградації, перспективним є використання цих полімерів у фармакології і медицині як шовного матеріалу, матеріалу для імплантації судин.

Синтез полілактидів

Розроблено нові біосумісні матеріали на основі молочної кислоти — полілактиди. Ці полімери були отримані з циклічного димера молочної кислоти — дилактида, що є побічним продуктом ферментації біомаси з великим вмістом крохмалю (кукурудза, пшениця, цукровий буряк). Полілактиди також можна отримувати на основі продуктів переробки нафти. Полілактиди можуть застосовуватися в медицині як носії різних терапевтичних препаратів, використовуватися як шовний матеріал у хірургії, бути основою для фіксації кісток при незначних переломах. Імплантати на їх основі поступово руйнуються і замішуються тканинами організму, стимулюють процеси регенерації. Застосування цих матеріалів дозволяє уникати повторного хірургічного втручання.

Синтез акриламіду

Акриламід є вихідним мономером для отримання полімерів, що використовуються під час очищення стічних вод, у гірничій промисловості, під час виробництва фарб, освітлення соків і вин.

У хімічній промисловості акриламід одержують шляхом гідролізу акрилонітрилу. Цей процес відбувається за високої температури (105ºС) у присутності сульфатної кислоти. У 1987 р. були виявлені мікроорганізми, що здатні перетворювати акрилонітрил в акриламід. У результаті селекції цих мікроорганізмів створено промислові штами бактерій, що синтезують у 10 000 разів більше ферменту нітрилгідратази, ніж дикі штами. На сьогодні здійснений промисловий процес біокаталітичного одержання акриламіду, що відбувається за кімнатної температури і нормального тиску, не утворює відходів, екологічно чистий. Акриламід, одержаний за цією технологією, має високу чистоту.

Синтез нанокристалів

Сучасні нанотехнології потребують нових матеріалів. Магніточутливі бактерії синтезують кристали магнетиту Fe₃0₄ із солей Феруму. Синтез наночастинок здійснюється у спеціальних органелах магнітосомах. Бактерії синтезують магнітні наночастинки практично однакової форми за кімнатної температури. Зв’язування іонів Феруму здійснює білок mms6. Дослідники з Токіо University of Agriculture and T echnology (Японія) встановили, шо білок mms6 можна використовувати для синтезу in vitro кристалів магнетилу за кімнатної температури з Fe(OH)₂. Учені з Lowa State University (США) використали білок mms6 для синтезу нанокристалів ферите кобальту CoFe₂O₄, який живі організми не здатні синтезувати

Таким чином, за допомогою бактерій можливий синтез наночастинок з високим ступенем кристалічності.