Введение 4
1.Обзор литературы 6
1.1. Природные полимеры в медицине 6
1.2. Синтез и свойства бактериальной целлюлозы 9
1.3. Применение бактериальной целлюлозы 13
1.3.1. Применение БЦ в пищевой промышленности 13
1.3.2. Применение БЦ в медицине 14
1.3.3. Применение БЦ в косметической промышленности 16
1.4. Компоненты для косметических масок 18
2. Материалы и методы исследования 21
2.1. Получение бактериальной целлюлозы 21
2.2. Исследование свойств пленок БЦ 22
2.3. Исследование свойств адсорбции и десорбции пленок БЦ 24
2.4. Исследование способности БЦ поддерживать рост и адгезию клеток 25
2.5 Оценка жизнеспособности фибробластов 25
2.6. Окрашивание флуоресцентным красителем DAPI 26
2.7. Статистический анализ данных 26
3. Результаты и обсуждения исследований 28
3.1. Получение пленок бактериальной целлюлозы 28
3.2. Характеристики пленок БЦ 29
3.3. Электронная микроскопия 30
3.4. Свойства поверхности пленок БЦ 31
3.5. Физико-механические характеристики пленок БЦ 32
3.6. Адсорбционные и десорбционные свойства пленок БЦ 33
3.7. Исследование утилизации субстрата при выращивании БЦ 35
3.8. Исследование адгезионных свойств пленок БЦ в культуре клеток 35
Выводы 38
Список используемых источников
В настоящее время производство бактериальных экзополисахаридов (ЭПС) считается одной из наиболее многообещающих областей биотехнологии [1]. Особенное внимание завлекает бактериальная целлюлоза (БЦ), которая не вызывает аллергических реакций, обладает такими уникальными свойствами как пористость и биологическая совместимость, а также высокая влагоемкость. Бактериальная целлюлоза, в отличие от растительной, считается химически чистым внеклеточным продуктом, ведь она не содержит лигнина, восков и жиров. Ее молекулы могут образовывать микрофибриллы, которые в сто раз тоньше микрофибрилл растительный целлюлозы, получается, что это такие структурные элементы наноуровнего размера и за счет правильного расположения волокон степень кристалличности БЦ может достигать 70 - 89 %.
Особое место в повышении выхода БЦ занимает выбор продуцента. Для культивирования используются бактерии разных родов, например, такие как - Achromobacter, Agrobacterium, Enterobacter, Rhizobium, Pseudomonas, Salmonella, Sarcina , Sarcina и так далее. Бактерия Komagataeibacter xylinus является классическим производителем этого материала.
Культивирование бактерий осуществляется на различных субстратах с разной эффективностью. Глюкоза, фруктоза, ксилоза, крахмал, мальтоза, а также глицерин могут использоваться в качестве источника углерода. Глюкоза и глицерин является лучшим субстратом для производства, поскольку обеспечивает высокую выработку БЦ до 2,4 и 3,3 г / л / сут соответственно.
Исследования бактериальной целлюлозы (БЦ), выполненные в самые последние годы, свидетельствуют о несомненных перспективах этого природного полимера для восстановительной хирургии, реконструкции дефектов кожных покровов, для клеточной и тканевой инженерии в качестве опорных носителей с возможностью депонирования и доставки лекарственных препаратов [1].
Особый интерес представляет направление, ориентированное на получение косметических масок на основе бактериальной целлюлозы. Маски для лица используются для быстрого и глубокого увлажнения, восстановления кожи и контроля кожного сала. Преимуществом БЦ по сравнению с гидрогелевыми масками являются высокие механические свойства, высокие показатели влагопоглащения для нагрузки и высвобождения активных веществ.
Цель работы - получить и исследовать пленки бактериальной целлюлозы, синтезированные Komagataeibacter xylinus В-12068, на различных субстратах, в качестве основы для косметических масок.
Для выполнения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Получить пленки бактериальной целлюлозы в культуре штамма Komagataeibacter xylinus B-12068 с применением различных субстратов (глюкоза и глицерин).
2. Исследовать свойства поверхности и физико-механические
характеристики полученных пленок бактериальной целлюлозы.
3. Изучить адсорбцию и десорбцию водных и масляных растворов биологически активных веществ, пленками бактериальной целлюлозы.
4. Оценить адгезивные свойства пленок бактериальной целлюлозы, в культуре клеток мышиных фибробластов линии NIH/3T3.
1. Поверхностным способом на различных субстратах получена и исследована бактериальная целлюлоза в культуре штамма Komagataeibacter xylinus. Установлено, что продуктивность выращивания пленок БЦ по сырой и сухой массе на глицерине выше (на 29,3 %), по сравнению с пленками БЦ на глюкозе.
2. Доказано, что на диаметр волокон пленок БЦ влияет в большой степени субстрат в отличие от способа высушивания. Пленки БЦ, синтезированные на глицерине имеют волокна диаметром преимущественно 142 мкм, в отличие от волокон пленки синтезированной на глюкозе (230 мкм).
3. Установлено, что на физико-механические свойства пленок БЦ влияют наличие влаги и способ высушивания. Значения модуля Юнга пленок БЦ (84,61±6,1 Мпа), высушенных при комнатной температуре, превышали Модуль Юнга сырых и лиофилизированных пленок в 10 и 1,9 раз, соответственно.
4. Доказано, что адсорбционные и десорбционные свойства пленок БЦ зависят от субстрата и используемого раствора, pH и времени экспозиции. Влагоемкость пленок БЦ синтезированных на глицерине в воде в 1,2 раза выше пленок, полученных на глюкозе, при этом десорбция масла и воды из пленок БЦ выше при pH раствора равного 6.
5. Способность пленок БЦ, синтезированных на глицерине, поддерживать рост и адгезию клеток доказана в культуре фибробластов мыши линии NIH 3T3. Полученные пленки БЦ по всем характеристикам рекомендованы для использования и дальнейшего изучения в качестве основы косметических масок.
