Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта

Federal Research Center 
"Krasnoyarsk Science Center of the Siberian
Branch of the Russian Academy of Sciences"

 Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Federal Research Center 
"Krasnoyarsk Science Center of the Siberian
Branch of the Russian Academy of Sciences"

Лаборатория хемоавтотрофного биосинтеза

06.06.2018 г.

Лаборатория ИБФ.jpg

Основной задачей лаборатории является получение целевых продуктов с помощью микробиологического синтеза с целью решения комплекса проблем экологии, медицины и сельского хозяйства

Основные направления исследований

  • Физиология хемолитотрофных микроорганизмов, биотехнологии на их основе
  • Биомедицинское материаловедение: синтез новых материалов, изучение структуры и свойств; процессинг, определение областей применения
  • Биомедицинское применение полимеров: оценка потенциальной токсичности in vitro и in vivo, реконструктивная хирургия, разработка новых форм систем доставки лекарств, биомедицинских изделий
  • Фундаментальное обоснование и разработка научных основ конструирования экологически безопасных и адресных форм удобрений и препаратов для защиты культурных растений от вредителей и возбудителей болезней с адресным и контролируемым выходом активного начала.

Основные достижения

  • С использованием комплексного углеродного субстрата и метаболической регуляции биосинтеза клеточных макромолекул синтезировано семейство многокомпонентных ПГА природными штаммами Ralstonia, содержащих в качестве макровключений, помимо 3-гидроксибутирата и 3-гидроксивалерата, мономеры 3-гидроксигексаноата и 4-гидроксибутирата. Впервые в качестве потенциальных продуцентов ПГА исследованы светящиеся бактерии из коллекции Института; 8 штаммов перспективны в качестве новых продуцентов ПГА. Получены мутантные штаммы (B-8565 и B-T2) с расширенным органотрофным потенциалом, способные к синтезу 4-х- и 5-ти компонентных ПГА, в т.ч. новой структуры. Клонирован и охарактеризован ген полигидроксиалканоат (ПГА)-синтазы класса I (phaC) бактерий Ralstonia eutropha B5786, сопоставление его структуры с синтазами штаммов, синтезирующих коротко- и среднецепочеченые ПГА, показали отсутствие прямой связи между молекулярной организацией ПГА-синтаз и способностью синтезировать ПГА той или иной структуры. Исследованы физико-химические свойства многокомпонентных ПГА и показано, что наличие в С-цепи среднецепочеченых мономеров снижают кристалличность и температурные характеристики, улучшая технологические свойства полимера.
  • Исследованы закономерности и кинетика биоразрушения ПГА в пресных прудах с различной структурой экосистемы, в аэрируемых условиях и анаэробных черных илах, солоноводном озере Шира для которого характерна глубинная, и установлено, что разрушение ПГА имеет место не только в на глубине 3 м, но также в оксигенно-аноксигенном хемоклине на глубине 13 м и на глубине 20 м в монимолимнионе, для которого характерно отсутствие кислорода, присутствие сероводорода и низкие температуры (1-2 °С); в условиях тропиков в бухте Дам Бай в Восточном море (г. Нячанг, Вьетнам); в почвах. Установлено, что разрушаемость зависит от химического состава ПГА, геометрии изделия и способа получения, а также климато-географических условий среды и микробной составляющей. Разрушение ПГА сопровождается изменением степени кристалличности, снижением молекулярной массы и увеличением полидисперсности. На основе морфологического, биохимического и молекулярно-филогенетического анализа 16S рРНК идентифицированы штаммы-деструкторы ПГА: Uncultured Haliscomenobacter sp., Pseudomonas putida KT2440, Leptothrix sp. L18, Uncultured Variovorax sp. KL-93-1-6, Bacillus sp. IBP-V002, Enterobacter cloacae IBP-V001, и Gracilibacillus sp. IBP-V003, депонированы в базе данных GenBank NSBI под номерами AJ583816, AJ583805, AJ583808, AJ583810, HM021764, HM021765, HM021766. Информация о способности представителей родов Gracilibacillus и Enterobacter разрушать ПГА получена впервые.
  • С использованием серии высокоочищенных образцов разрушаемых биополимеров различного химического строения сконструированы пленочные и объемные полимерные матриксы, полученные методом электростатического формования, прессования с последующей техникой выщелачивания или лиофилизации. Исследованы адгезия и рост клеток в зависимости от структуры поверхности матриксов и условия дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток костного мозга. Сконструированы гибридные матриксы для реконструктивного тканегенеза, несущие кератиноциты или остеобласты, а также лекарственные препараты.
  • Результаты доклинических исследований ПГА показали высокую биосовместимость изделий различных типов и соответствии требованиям, предъявляемым к материалам биомедицинского назначения. Впервые исследована реакция крови и тканей (мышечной, костной, внутренних органов) на имплантацию ПГА в виде изделий различной геометрии, течение регенераторного процесса и ответная реакция тканей, характеризующаяся непродолжительным посттравматическим асептическим воспалением без образования выраженных фиброзных капсул, иневолюционирующихся во времени. Установлено, что биодеградация ПГА in vivo зависит от типа изделий, способа и места введения, реализуется гуморальным и клеточными путями с участием макрофагальных клеток; процесс длителен, продолжающийся от нескольких месяцев до года и более, без резкой потери прочности изделий, в основном, за счет поверхностной эрозии.
  • В экспериментах на лабораторных животных с модельными дефектами тканей показана перспективность применения разработанных изделий для реконструкции дефектов костной ткани и кожных покровов. Начаты пионерные клинических исследования, результаты которых показали, что объемные полимерные имплантаты и полимерный пломбировочный материал эффективны для лечения пациентов с травмами костей различной итиологии; пористые наноматриксы из ультратонких волокон, нагруженные антибиотиком, эффективны в качестве раневых покрытий в фазе регенерации у пациентов с острой гнойной инфекцией мягких тканей. Разработаны практические рекомендации для расширения клинических исследований, предложены и освоены методики применения разработанных полимерных изделий. Проведена сертификация выпускаемых созданным в рамках проекта ООО «Биопласт» опытных партий полимеров и полимерных изделий; разработаны и зарегистрированы Технические условия на ряд изделий; организован выпуск малых партий полимеров и изделий под маркой «БИОПЛАСТОТАН».
  • C использованием высокоочищенных образцов полигидроксиалканоатов различного состава, отработана методика конструирования полимерных микрочастиц, нагруженных лекарственными препаратами; получено семейство экспериментальных образцов полимерных микрочастиц различного диаметра, нагруженных различными лекарственными препаратами. Разработан методика применения лекарственной формы в виде микрочастиц для местного введения в организм; лекарственная эффективность микрочастиц, нагруженных ДОХ, доказана в эксперименте на лабораторных мышах с солидной формой карциномы Эрлиха (КЭ. Впервые показано, что разработанная экспериментальная форма доксорубицина, депонированного в микрочастицы из резорбируемого полимера «БИОПЛАСТОТАН», пригодна для местного введения в зону формирования опухоли. Ингибирующий эффект экспериментальной формы препарата сопоставим по действию со свободной формой доксорубицина, вводимого еженедельно внутривенно, но в отличие от последнего, без негативного влияния на систему крови.
  • Исследованы условия взаимодействия химических препаратов с полимерами класса полигидроксиалканоаты (ПГА) в различных фазовых состояниях, на этой основе – отработанны методы депонирования препаратов, предназначенных для подавления возбудителей болезней растений и сорняков, а также удобрений, в полимерные матриксы различной формы; получен положительный результат оценки эффективности применения разработанных долговременных форм препаратов в лабораторных условиях в охарактеризованных почвенных экосистемах с высшими растениями, зараженными фитопатогенами и сорными растениями.

Основные приборы и оборудование

  • ферментационная линия «Bioengineering», включающая посевной ферментер объемом 30 л и производственный ферментер объемом 150 л, комплекс ферментеров BioFlo 115 с объемом аппаратов 8 л и 12 л; шейкеры-инкубаторы Innova 44 – 2 шт., термостаты «Binder» – 3 шт., компрессор «Remeza», воздуходувка, газовый хроматограф Agilent, парогенератор «Biotron», вакуум-выпарной аппарат, комплект центрифуг «Avanti» и «Eppendorf», комплект автоклавов «Sanyo» MLS-3781L, pH-метр S-20К «Mettler Toledo», генератор водорода PH-100, перистальтические насосы Flowmaster FMT300 «Ismatec», весы Analytical balance DV 215CD «Ohaus», набор роторных испарителей R/210V «Buchi» и «Heidolph»;
  • гельпроникающая хроматография «Agilent» и «Waters», мультимодальный планшетный ридер LB 940 Mithras Research II «Berthold Technologies», УФ – спектрофотометр «Agilent» Cary 60, комплект оборудования для определения паро- и газопроницаемости пленок «Mocon», разрывная испытательная машина «Instron», сканирующий калориметр DSK «Mettler Tolledo»;
  • хромато-масс-спектрометр Agilent 6890N/5975inter («Agilent Technologies», USA); жидко-жидкостной хроматограф с масс – спектрометром – Agilent 1100 Series LS/MSD («Agilent Technologies», USA); газовый хроматограф Agilent 6890 с детекторами ДЭЗ и ПИД («Agilent Technologies», USA);
  • Атомно-абсорбционные спектрофотометры Квант 2а («Кортек», Россия); атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой ICAP6300DUO («Thermo Scientific» INTERTECH Corporation); CN-анализатор Flash EA 1112NC («Neolab»); фотоколориметры и спектрофотометры.

Сотрудники

Волова.jpg  Заведующая лабораторией
Волова Татьяна Григорьевна
доктор биологических наук, профессор

+7 391 2494428
volova45@mail.ru




Share:



Up
Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
РоссияКрасноярскКрасноярский край660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, 50
+7 (391) 290-79-88fic@ksc.krasn.ru55.99178392.765381