Поверхностно-активные вещества микробного происхождения – многофункциональные биомолекулы и «зелёная» альтернатива химическим аналогам

Исследование по проекту относится к области биотехнологии защиты окружающей среды и биосинтетическим технологиям и направлено на исследование свойств и выявление закономерностей взаимодействия биосурфактантов, продуцируемых бактериями родов Rhodococcus и Gordonia, с наноматериалами для решения комплекса научно-практических задач, связанных с разработкой подходов по развитию «зеленых» технологий в промышленности, по созданию биоподобных материалов для борьбы с биоплёнками и увеличению выработки электроэнергии в моделях микробных топливных элементов. Исследование по проекту является комплексным и направлено как на изучение физико-химических свойств и функциональной активности биосурфактантов, так и на выявление генетической организации метаболических путей их биосинтеза у микроорганизмов-продуцентов для направленного поиска возможных генных модификаций, обеспечивающих получение штаммов-суперпродуцентов. Производство таких веществ становится одним из ключевых направлений развития экологических биотехнологий. Биосурфактанты имеют широкий спектр технологического применения при добыче нефти, производства продуктов питания, напитков, косметики, моющих средств, текстиля, красок, в горнодобывающей и фармацевтической промышленности, нанотехнологиях, биоэлектрохимии, биомедицине, играют важную роль в процессах биоремедиации загрязненных территорий. В ходе выполнения проекта коллективом исполнителей планируется изучение способности бактерий рода Gordonia синтезировать данные биомолекулы, определение их физико-химических характеристик и структуры. Для расширения представлений о биотехнологическом потенциале применения биосурфактантов бактерий-деструкторов углеводородов, а также выявления перспективных направлений дальнейших исследований в области биотехнологии получения мультифункциональных биологических материалов будут подобраны условия синтеза наночастиц, обладающих антибиопленочными свойствами, на основе биосурфактантов. Будет проведена характеристика микробных топливных элементов на основе различных биокатализаторов, в том числе модифицированных углеродными нанотрубками, с применением биосурфактантов гликолипидной природы с целью увеличения их энергетических показателей. Сравнительный биоинформационный анализ организации и дифференциальной экспрессии генов биосинтеза гликолипидов позволит исполнителям проекта выявить перспективные гены-мишени и разработать стратегию модификации путей биосинтеза биосурфактантов. Таким образом актуальность выполнения проекта подтверждается необходимостью развития производства биосурфактантов и использования их в различных областях промышленности. Данное обстоятельство будет иметь существенный эффект в будущем и окажет значительное позитивное воздействие на основные глобальные экологические проблемы: использование возобновляемых ресурсов и «зеленых» продуктов, развитие «зеленых» технологий в промышленности, уменьшение рисков для здоровья людей, связанных с заменой синтетических веществ на биоразлагаемые и низко токсичные природные вещества.