«Биосинтез поли-3-гидроксибутирата разной молекулярной массы культурой azotobacter chroococcum и его биодеградация»

Актуальность проблемы Истощение нефтяных ресурсов и необходимость создания специальных полимерных материалов, совместимых с природой, послужили мощным стимулом для разработки принципиально новых полимеров - биоразлагаемых термопластиков, изучение которых является сравнительно молодой областью науки. Поли-3-гидроксибутират и его сополимеры, которые относятся к семейству микробных полигидроксиалканоатов (ПГА), синтезируются в клетках микроорганизмов как запасные вещества. По своим базовым показателям эти полимеры близки к синтетическим термопластикам (полипропилену и полиэтилену), но обладают рядом уникальных свойств, главными из которых являются биосовместимость и биодеградабельность. В отличие от обычных пластиков, ПГА не засоряют окружающую среду, а полностью разлагаются до CO2 и воды. Перспективными областями использования ПГА являются: в промышленности - производство биоразлагаемых пластмасс, упаковок и материалов одноразового пользования; в сельском хозяйстве - создание систем медленного высвобождения удобрений и агрохимикатов; в медицине - изготовление рассасывающихся шовных нитей, хирургических пластин, пленок для покрытия ран, эндопротезов, матриц для лекарственных форм пролонгированного действия и др.

Вероятно, при повышении внутриклеточной концентрации ацетильных групп возрастает активность кетотиолазы и ацетоацетил КоА-редуктазы, вследствие чего повышается концентрация гидроксибутирил-КоА, который является субстратом ПГБ-синтазы. При высоких концентрациях ацетата образуется большее количество центров полимеризации и большее количество начальных фрагментов полимерных цепей, что приводит к синтезу ПГБ с более низкой молекулярной массой (Suzuki et al., 1988).

Что касается влияния pH среды на степень полимеризации синтезируемого ПГБ, то полимер с наиболее высокой степенью полимеризации получен при оптимальном для роста культуры нейтральном pH среды (1485 kDa). Как при кислых так и при щелочных значениях pH молекулярная масса ПГБ снижалась. Таким образом, изменяя pH среды культивирования также можно получать ПГБ с разной молекулярной массой. Однако, такой способ не подходит для применения на практике, т.к. эти условия не являются оптимальными для роста культуры.

1. Показана возможность варьирования степени полимеризации ПГБ путем изменения условий культивирования: pH среды, температуры, уровня аэрации, внесения в среду культивирования дополнительного источника углерода - органических кислот.

2. Разработан и запатентован способ получения ПГБ заданной молекулярной массы при внесении в среду определенной концентрации дополнительного источника углерода - ацетата натрия.

3. Показано, что ПГБ легко подвергается биодеструкции сообществами почвенных микроорганизмов. Впервые выделено сообщество микроорганизмов, которое может быть рекомендовано как тест-система для оценки биодеградации ПГА.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Николаева Д.А., Ребров А.В., Герасин В.А., Махина Т.К. Биодеградация поли-β-оксибутирата в модельных условиях почвенного сообщества: влияние условий среды на скорость процесса и физико-механические характеристики полимера// Микробиология. 2002. т. 71, № 2, стр. 258-263.

2. Мокеева В.Л., Чекунова Л.Н., Мышкина В.Л., Николаева Д.А, Герасин В.А.,

Бонарцева Г.А. Биодеструкция поли-β-гидроксибутирата микроскопическими грибами: испытания полимера на грибостойкость и фунгицидные свойства// Микология и фитопатология, 2002. т.36, № 5, стр. 59-63.