Udoskonalanie biotechnologicznej produkcji chitozanów
Produkcja ropy naftowej maleje, zwiększając znaczenie zasobów odnawialnych. W najbliższej przyszłości biologiczna produkcja surowców musi odgrywać jeszcze większą rolę, aby możliwe było sprostanie potrzebom konsumentów i przemysłu w przyjazny dla środowiska sposób. Aby usprawnić przejście na biologiczną produkcję surowców, w ramach finansowanego ze środków UE projektu NANO3BIO opracowano proces biotechnologicznej produkcji chitozanów. Ogromny potencjał chitozanów Chitozany są surowcem, który może być wykorzystywany, między innymi, w medycynie, rolnictwie, do uzdatniania wody, do produkcji kosmetyków, a także w branży papierniczej i włókienniczej. Na przykład jeden z typów chitozanów może zostać dodany do nasion, aby ochronić je przed szkodnikami i chorobami, tym samym zwiększając zbiory. Inny może pełnić funkcję antybakteryjnego, tworzącego błonę natryskiwanego środka, który przyśpiesza gojenie się ran i zapobiega tworzeniu się blizn. W zastosowaniach medycznych określone chitozany mogą zapewnić transport leków do docelowego miejsca (np. do mózgu lub komórek nowotworowych). - Chitozany pozyskiwane są zazwyczaj chemicznie z ograniczonych zasobów, takich jak muszle krabów i krewetek lub, rzadziej, z grzybów lub piór kałamarnic - wyjaśnia naukowiec biorący udział w projekcie Achim Hennecke. - W procesach biologicznych, którymi zajmuje się projekt NANO3BIO, do produkcji chitozanów wykorzystywane będą specjalnie zoptymalizowane grzyby, bakterie i algi. Według Hennecke»a, zaletami tych tak zwanych chitozanów trzeciej generacji jest bardziej zdefiniowana – czy nawet nowatorska – charakterystyka strukturalna, jasno zdefiniowana aktywność biologiczna i znane mechanizmy działania komórkowego. W konsekwencji ich zastosowanie nie tylko tworzy nowe możliwości rynkowe, ale również jest bardziej wydajne, przyjazne dla środowiska i tańsze w porównaniu z obecnie dostępnymi metodami. Menu ważnych przełomów W ramach projektu NANO3BIO dokonano przełomowych odkryć w kilku ważnych dziedzinach. Na przykład naukowcy opracowali protokoły produkcji chitozanów o lepiej zdefiniowanych strukturach oraz tanią technologię produkcji białka, która usprawnia optymalizację biotechnologiczną. Udało im się również wyizolować i zidentyfikować pierwsze naturalne chitozany, produkowane przez mikroalgi. - W ramach projektu zidentyfikowano geny różnych organizmów, które zarządzają biotechnologiczną produkcją chityny i enzymów modyfikujących chitozany - wyjaśnia Hennecke. - Geny te zostały następnie scharakteryzowane i wykorzystane w procesie biotechnologicznego przekształcenia chityny w nowe chitozany o wysokiej jakości. Na przykład naukowcom biorącym udział w projekcie NANO3BIO udało się opracować nawlekane elektrycznie nanowłókna chitozanowe i elektrycznie rozpylane nanocząsteczki chitozanowe, które mają pełnić rolę platformy dla enkapsulacji i wydajnego uwalniania związków bioaktywnych, szczepionek i leków. Opracowali również wrażliwe termicznie hydrożele chitozanowe, których właściwości wspomagające regenerację uszkodzonych tkanek są bardzo obiecujące. Innym ważnym osiągnięciem projektu jest pozyskanie istotnej wiedzy o internalizacji nanokapsułek chitozanowych do komórek człowieka. Jest to przełomowe odkrycie, które potencjalnie może się przyczynić do opracowania techniki dostarczania chemoterapeutyków bezpośrednio do przerzutów nowotworowych na bardzo wczesnym etapie. - Jest to fundament dla rozwoju bardziej efektywnych terapii, które będą powodowały mniejsze skutki uboczne i zapewniały pacjentom wyższą jakość życia - powiedział Hennecke. Według Hennecke wiele z tych osiągnięć ma ogromny potencjał ekonomiczny. - Wyniki projektu NANO3BIO są bardzo obiecujące - powiedział. - Ponieważ chitozany nie są toksyczne, projekt przyczynił się budowy środowiskowo zrównoważonej gospodarki europejskiej i wzmocnienia konkurencyjności europejskiego przemysłu i MŚP.
Słowa kluczowe
NANO3BIO, chitozany, technologia produkcji białka, surowce
