Исследователи из Пермского Политеха изучили антибактериальную активность хитозана. Это нетоксичное и биосовместимое вещество получают из панцирей ракообразных, грибов, водорослей и некоторых насекомых. Ученые выяснили, при каких условиях оно наиболее эффективно справляется с микроорганизмами, которые вызывают микобактериозы с поражением легких и кожи. Заболевания чаще всего возникают у людей со сниженным естественным иммунитетом.
Ученые Пермского Политеха провели работу вместе с коллегами из Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН. Исследование прошло при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований.
– Хитозан можно применять в медицине – в качестве средства для обработки полимерных поверхностей, например, катетеров. Кроме того, его антибактериальные свойства можно использовать в производстве упаковок для еды. Вещество также применяют в биотехнологии и сельском хозяйстве. Хитозан нетоксичен, не вызывает негативных реакций у живых организмов и легко разлагается. Обычно его получают в результате переработки хитина, который выделяют из панцирей ракообразных, мицелярных и высших грибов, водорослей, мух и пчел, – рассказывает студентка кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха Карина Давыдова.
По словам исследовательницы, из-за разнообразия природных источников вещество может иметь различные свойства. Поэтому для применения хитозана в качестве антибактериального средства важно знать, при каких условиях он наиболее эффективен.
Хитозан обладает антибактериальной, антивирусной и антитоксической активностью. Его свойства объясняются тем, что вещество содержит множество катионов. Это позволяет ему «связываться» с отрицательно заряженными структурами на поверхности бактерий. В результате обмен веществ клетки с окружающей средой нарушается, и это приводит к ее гибели.
Исследователи провели серию экспериментов и выяснили, что хитозан оказывает выраженное подавляющее действие на бактерии. Если пластик предварительно обработать этим веществом, микроорганизмам становится сложнее «сцепляться» с поверхностью.
Биотехнологи использовали для опытов хитозан с низким содержанием молекул, так как он обладает более высокой биологической активностью. Они сравнили образцы вещества с разными характеристиками. Сначала ученые выявили антибактериальную активность хитозана, его минимальную подавляющую и бактерицидную концентрацию. Для этого они использовали бактерии Mycobacterium smegmatis и Mycobacterium avium. Раствор хитозана нанесли на поверхность полистироловой чашки и оставили на 15 минут, чашку окрасили красителем, а затем смыли его. С помощью микровизора ученые определили, сколько бактерий осталось на поверхности пластика.
– Мы выяснили, что наиболее успешно подавляет рост бактерий хитозан со степенью деацетилирования 98 %. Деацетилирование происходит при получении вещества из хитина. Этот образец смог уменьшить «сцепление» бактерий с поверхностью пластика на 30 %. Хитозан образует пленки на поверхности пластика, и таким образом проявляются его защитные свойства, – поясняет исследовательница.