Российские ученые разработали эффективный способ производства бактериальной целлюлозы из штамма чайного гриба. Они определили условия и методы выращивания бактерий, которые позволяют получить большее количество пленок этого вещества. Результаты исследования станут основой для производства бактериальной целлюлозы в больших масштабах. Работа опубликована в журнале Applied Microbiology and Biotechnology.

Источником целлюлозы могут быть растения (растительная целлюлоза, РЦ) или бактерии (бактериальная целлюлоза, БЦ), которые могут ее синтезировать. Получаемые пленки практически идентичны по своей химической структуре, но бактериальная целлюлоза прочнее, эластичнее, удерживает больше влаги и обладает газопроницаемостью. Благодаря этим свойствам ее можно использовать в реконструктивной хирургии, в клеточной и тканевой инженерии.

Прежде чем начать активно применять бактериальную целлюлозу, необходимо разработать эффективный метод синтеза пленок БЦ в больших количествах. Это позволит масштабировать ее производство и оценить, насколько эффективно можно применять БЦ в различных сферах.

Для того чтобы получить бактериальную целлюлозу, нужен специальный вид бактерий. Авторы работы запатентовали новый штамм, Komagataeibacter xylinus B-12068, полученный из чайного гриба — симбиоза дрожжей и уксуснокислых бактерий. Ученые ввели штамм в контролируемую культуру и определили условия, которые обеспечат максимальный выход БЦ.

Для выращивания бактерий ученые использовали два различных метода: поверхностный и глубинный. При поверхностном методе пленку выращивали на чашке Петри и стеклянных лотках при статических условиях. При глубинном методе культуру бактерий полностью погружали в питательную среду. При таком способе нужно обеспечить определенные условия, в частности доступ кислорода к бактериям. Для этого содержимое колбы ученые постоянно встряхивали и перемешивали при помощи специального шейкера или же использовали ферментеры.

Полученные пленки сравнили по весу, структуре и количеству поглощенного углеродного субстрата. В результате исследований ученые выявили оптимальные условия для выращивания бактерий и получения целлюлозы. В частности, выяснилось, что использование глицерина в качестве источника углерода и добавление в питательную среду небольших концентраций этанола позволяют получить гораздо большее количество бактериальной целлюлозы, чем при прочих методах.

«Мы решили важную задачу: разработали эффективный процесс синтеза бактериальной целлюлозы с высокими выходами и продемонстрировали возможность масштабирования процесса и получения пленок бактериальной целлюлозы различных размеров. Важный момент: это не только подобранные среды и условия, но и новый штамм, который мы выделили, охарактеризовали (запатентовали) и ввели в культуру», — прокомментировала результаты исследований соавтор статьи Татьяна Волова, заведующая кафедрой биотехнологий Института фундаментальной биологии и биотехнологий Сибирского федерального университета.