Новые фундаментальные знания о структуре и свойствах растительных макромолекул, развитии подходов к их химическим превращениям для практического применения.

НИР посвящена получению новых фундаментальных знаний о структурных особенностях растительных полимеров, разработке новых подходов к химическим превращениям лигнополисахаридных комплексов, созданию и направленной инженерии новых функциональных биополимерных материалов, в том числе биосовместимых, характеристике физико-химических, биологических свойств модифицированных полисахаридов, лигнинов и их комплексов. Тенденция к получению и практическому применению материалов на основе биополимеров набирает темп развития, что связано с нарастающим дефицитом и дороговизной органических ресурсов, используемых для производства синтетических полимеров, а также с ухудшением качества окружающей среды, в связи с чем, биологически разрушаемые биополимеры, становятся экологически привлекательной альтернативой синтетическим аналогам. Более того развитие экологической экономики, связанное с решением проблемы оптимального использования растительных ресурсов, направлено на вовлечение в технологический процесс растительных отходов, вторичной лигноцеллюлозной продукции, а также на комплексное извлечение и максимальное использование всех ее основных компонентов. Для этого первоочередной задачей является установление корреляций между химической структурой, свойствами изучаемых полимеров и материалов на их основе и с их участием. Современные подходы к получению новых продуктов на основе компонентов биомассы растений, основаны на комплексе физико-химических воздействий реагентов на полимеры (путем экстракции, деструкции, модификации) с получением ряда продуктов специального назначения: гетерополисахариды, целлюлоза, лигнин, лигноуглеводные комплексы, а также их эфиры, микро- и наноструктурированные материалы, сорбенты, композиты, биологически активные системы на основе функционализированных биополимеров. Современные подходы к превращениям биополимеров акцентированы на применение каталитических регенерируемых систем, использование комбинаторных физико-химических методов и нацелены на выработку ресурсосберегающих технологий. Тенденции развития социальной сферы, связанные с необходимостью актуализации практических разработок в области здоровьесбережения, стимулируют поисковые работы в области био- и регенеративной медицины и эффективных средств доставки лекарств. Одним из наиболее практически перспективных направлений в этой области является использование функционализированных полисахаридных наночастиц и макромолекул в качестве основы биосовместимых гелевых и пленочных материалов, систем доставки лекарств и конструирования высокоуправляемых систем с встроенными биоцидными веществами. Таким образом, исследования структуры, состава, свойств растительных компонентов, их химическое модифицирование и применение полифункциональных материалов и систем на их основе являются актуальными в сфере фундаментальных и научно-прикладных исследований. Анализ имеющихся результатов выполненных НИР и последних мировых тенденций позволил выделить несколько ключевых направлений развития в области химии и технологии растительных полимеров: 1. Взаимодополняющие исследования структуры, состава, физико-химических и биологических свойств извлекаемых из растительного сырья компонентов; 2. Направленная инженерия новых биосовместимых полимерных материалов с программируемыми физико-химическими свойствами; 3. Развитие подходов к химической и структурно-химической трансформации биополимеров в мультифункциональные структурированные платформы и элементы композиционных материалов; 4. Усовершенствование технологий получения конкурентноспособных продуктов на основе многотоннажных растительных отходов с акцентом на природо- и ресурсосбережение. Реализация этих направлений требует решения следующих задач: -Разработка и применение методов химической и структурной модификации полисахаридов для построения макромолекул заданного функционального состава и надмолекулярной структуры. -Выявление связей между строением химической структуры природных полимеров, а также модифицированной полимерной структуры, и их физико-химическими и биологическими свойствами. -Функционализация структурных полисахаридов, лигнина и их комплексов, включая модификацию поверхности, с получением композиционных, сорбционных материалов технического назначения с регулируемыми свойствами. -Оптимизация процессов эффективного и целостного фрагментирования биомассы агропромышленных отходов с получением компонентов, имеющих физиологически активные свойства и определяющих добавочную стоимость продуктов.