Красноярск научный: Как биополимеры спасают планету и лечат людей

Младший научный сотрудник Галина Рыльцева показывает медицинские изделия из биополимеров.

Фото: Наталья ВАРСЕГОВА. Перейти в Фотобанк КП

Откуда берется пластик? Все начинается с нефти и газа. Именно они дают то самое сырье, без которого не было бы ни полиэтиленовых пакетов, ни пластиковых бутылок. Нефть нагревают в огромных печах, она разделяется на фракции, и из нее извлекают ценные газы и жидкости… Стоп! Не будем, пожалуй, углубляться в тайны процесса крекинга, а лучше представим себе совсем иную картину. Тишина, белый свет и аккуратные ряды колб. Вместо заводских агрегатов – умные машины, вместо углеводородов - живые клетки. Добро пожаловать в лабораторию биотехнологии новых биоматериалов, место, где бактерии работают на человечество, а будущее рождается в пробирках. И это реальный пример того, как в период Десятилетия науки и технологий (2022-2031) красноярские ученые создают альтернативу нефтяной эпохе.

Как из крошечного микроорганизма вырастить упаковку для йогурта, прочный пищевой лоток или нить, которая срастит человеческую кость? Об этом нашему спецкору рассказали в одной из лабораторий Сибирского федерального университета, где досконально изучили путь от спор бактерий до готового изделия.

ЗДЕСЬ НЕ ИГРАЮТ В ГМО

Младший научный сотрудник лаборатории биотехнологий новых биоматериалов СФУ Галина Рыльцева встречает нас у ферментеров (аппаратов, где растят микроорганизмы) и с ходу разбивает главный миф.

- Наши биополимеры созданы из натуральных бактерий, это не генно-модифицированный штамм, - объясняет она. - Современные мировые команды зачастую модифицируют свои бактерии генетически, дабы получить высокое качество. А мы работаем с природными штаммами. Продукт получается тот же, а вот стоимость ниже - мы не тратим ресурсы на дорогостоящие генетические манипуляции.

Тут важно понимать: генная модификация - не зло, но она резко удорожает производство. А задача красноярцев - сделать биополимер максимально доступным, но на современном технологическом уровне.

Так создаются технологии ближайшего будущего.

Фото: Наталья ВАРСЕГОВА. Перейти в Фотобанк КП

КАЗАЛОСЬ БЫ, ПРИЧЕМ ТУТ КИЛЬКА?

Инженер-исследователь лаборатории биотехнологии новых биоматериалов СФУ Алексей Дорохин подробно рассказывает о процессе. Процесс ферментации идет круглосуточно. Внутри этих стальных «банок» объемом 150 литров бурлит жизнь - бактерии едят, размножаются и накапливают внутри себя драгоценный биополимер.

- Чтобы бактерия росла, ей нужно питаться. Классика – глюкоза, но это дорого, - говорит ученый. - Поэтому мы переходим на альтернативные субстраты. Например, сейчас совместно с Калининградским техническим университетом изучаем... рыбный жир. Остаток от копчения кильки. Бактерии с аппетитом поедают отходы рыбного производства. Для них это вкусно и полезно, для нас - двойная выгода: мы утилизируем отходы и получаем ценный продукт. Без токсинов, без загрязнений. И такой подход еще и удешевляет процесс, а это ключевая задача, чтобы биопластик когда-нибудь составил конкуренцию нефтяному.

Инженер-исследователь Алексей Дорохин рассказывает о процессе получения биополимеров. Фото: АНО «Национальные приоритеты».

ТОЛЬКО ЦИФРЫ

Сколько же полимера можно получить за раз?

- Ферментер рассчитан на объем в 150 литров. Один цикл - 2,5 дня. Выход - около 6 килограммов полимера, - комментирует Алексей Дорохин. - Затем его можно перерабатывать в различные изделия.

В лаборатории учатся масштабировать процесс. В планах - получать из этого полимера не только пленки для упаковки, но и твердые формы: пищевые лотки, контейнеры, трубочки для напитков. Главный плюс в том, что весь этот материал полностью разлагается в окружающей среде до углекислого газа и воды. А самое удивительное, что он безопасно разрушается и внутри человеческого организма, не оставляя токсичных следов.

ПЛАСТИК КАК СПАСЕНИЕ

Биополимеры, которые создают в СФУ, не просто «экологичная альтернатива пакету», а реальный шанс для медицины. Ученые создают из них материалы, которые поддерживают работоспособность органов или заменяют их функции.

Так, из бактериального полимера здесь уже создают:

- заживляющие пленки, которые помогают тканям восстанавливаться;

- каркасы для костей - они работают как строительные леса, на которых растет новая костная ткань;

- шовные нити, которые со временем растворяются, не вызывая воспаления.

Разумеется, исследования по внедрению таких изделий в медицинский процесс невозможны без использования клеточных культур и животных моделей. Отчасти поэтому само создание биополимеров гораздо менее рентабельно по сравнению с обычным пластиком. А кроме стоимости, это связано и с этическими моментами. Поэтому в лаборатории активно работают с математическим моделированием, что позволяет использовать эксперименты на животных только в качестве финальной стадии работ, для получения клинических рекомендаций и получения разрешений на производство изделий.

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В НАУКУ

В целом, ученые СФУ ведут исследования по более чем 40 научным направлениям. Об этом в разговоре с журналистами поделился и.о. ректора СФУ Максим Румянцев.

- Это беспилотные автономные системы, разработка и автоматизация машиностроительных, металлургических и нефтегазовых производств, новые композитные материалы и другое, - перечислил ректор. - Ведутся исследования в области радиоэлектроники, фотоники, биотехнологии, экологии и климатических изменений. По некоторым из этих направлений сформированы научные школы, пользующиеся признанием как в России, так и за рубежом. Кроме обеспечения технологического лидерства, подготовки научных и инженерных кадров, своей генеральной задачей СФУ считает реализацию третьей миссии университета, в частности продвижение научного знания.

В свою очередь председатель правительства Красноярского края, первый заместитель губернатора Алексей Медведев рассказал о программе по релокации в регион ученых со всей страны.

- Для руководителей научных групп и их команд в рамках программы предусмотрена грантовая поддержка, размеры которой доходят до 30 миллионов рублей ежегодно сроком на три года, - отметил замгубернатора. - Это полноценный жизненный цикл проекта, когда можно планировать работу без оглядки на завтрашний день. Но, как показала практика, даже этого недостаточно. Поэтому мы сделали в дополнение к гранту социальный пакет - совместно с университетами, с учетом всех возможностей нового кампуса. Речь не просто о деньгах: это жилье на время исследований, а по сути полноценный консьерж-сервис для ученого. Чтобы ученый не тратил силы на быт, а сразу включался в науку. Мы убираем ощущение чужой территории, делаем так, чтобы исследователь чувствовал себя здесь своим с первого дня.