В медицине существует множество методов заживления ран и ожогов, но вопрос создания новых средств, улучшающих регенерацию и эффективность лечения, по сей день не теряет своей актуальности. Эта тема привлекла внимание и доцента кафедры «Физика» Омского государственного технического университета, кандидата технических наук Евгения Рогачева. Ученый занимается разработкой укрывного материала для заживления ран на основе бактериальной целлюлозы совместно с доцентом кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии Омского государственного аграрного университета им. П.А. Столыпина Натальей Погореловой.
Бактериальная целлюлоза представляет собой органический материал, синтезируемый микроорганизмами внеклеточно. Она является одной из наиболее оптимальных матриц для построения биокомпозитов. По сравнению с растительной целлюлозой бактериальная образовывает прочную нано-гелевую пленку, которая обладает большой удельной внутренней поверхностью и способностью к удержанию воды, что недостижимо для растительных полимеров.Бактериальная целлюлоза представляет собой органический материал, синтезируемый микроорганизмами внеклеточно. Она является одной из наиболее оптимальных матриц для построения биокомпозитов. По сравнению с растительной целлюлозой бактериальная образовывает прочную нано-гелевую пленку, которая обладает большой удельной внутренней поверхностью и способностью к удержанию воды, что недостижимо для растительных полимеров.
Уникальность свойств данного материала, воспроизводимость определяют широчайший спектр его применения. Бактериальная целлюлоза используется в качестве мембран, в том числе фильтрующих, компонентов для иммобилизации ферментов и клеток, в качестве материалов с жидкокристаллическими свойствами, пленочных солнечных батарей, фотохромных материалов. В пищевой промышленности применяется как функциональный ингредиент, решающий технологические задачи производства пищевых продуктов. В целлюлозно-бумажной промышленности – как особый сорт бумаги (денежные знаки), в медицине – в качестве биоматериалов для тканевой инженерии и лечения ран.
Евгений Рогачев, доцент кафедры «Физика» ОмГТУ:
«Осознание пользы применения этого биоматериала, а также понимание своей роли в этой работе являются ключевыми причинами моего выбора данного направления исследований.
Признаюсь честно, впервые об этом материале я узнал 2 года назад от одной выпускницы нашей кафедры физики. Меня сильно заинтересовала данная тема, так что я выступил в роли руководителя ее выпускной квалификационной работы и в настоящее время продолжаю заниматься этой темой и привлекать все большее количество студентов к исследованиям в данной области.
Основными преимуществами наноматериалов на основе бактериальной целлюлозы являются способность к проницаемости газов, элиминации раневого отделяемого и биосовместимость, что позволяет использовать данный материал в качестве покровного материала в качестве средства местной терапии ожоговых ран. Чистота получаемого материала позволяет применять его даже людям, имеющим аллергию.Кроме того, контрольные испытания показали, что именно специфическая среда, создаваемая гель-пленкой бактериальной целлюлозы, способствует сокращению срока заживления раны».
Создание биокомпозитов на основе целлюлозы – многогранная междисциплинарная работа, которая включает в себя задачи контролируемого синтеза как самого материала, так и композитов на его основе. Разноплановость работы определяет ее междисциплинарный характер. Поэтому исследование микробиологического синтеза бактериальной целлюлозы и его композитов проводят ученые кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии Омского ГАУ, а контроль состояния материала, исследование структуры физических свойств, поиск путей его модификации – спектр задач, которые решает Евгений Рогачев совместно со студентами направления подготовки «Наноинженерия» ОмГТУ. Апробация материала осуществляется совместно с сотрудниками факультета ветеринарной медицины ОмГАУ.
В настоящее время установлена взаимосвязь состава питательной среды продуцентов бактериальной целлюлозы на фибриллярную структуру материала, которая в свою очередь определяет ее прочностные характеристики. Также проведены механические испытания, определены направления дальнейшей работы, а именно – создание аэрогелей на основе биокомпозита, повышение его прочностных характеристик и направленного модифицирования свойств путем создания композитов на основе бактериальной целлюлозы.
Отметим, что исследование взаимосвязи физических, физико-химических свойств и наноструктуры биокомпозитов даст возможность определения эффективности применения бактериальной целлюлозы и ее нанокомпозитов в различных отраслях промышленности, а также для апробации материалов в реальных условиях, в том числе как имплантов, перевязочного средства для медицинских целей и фильтрующего материала.
