Ученые научились получать из грибов универсальный лекарственный агент

Российские специалисты создали специальный раствор, который сможет распознать даже небольшие концентрации тиабендазола в фруктах. © Использованы материалы: Pixabay.

Российские ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» разработали метод, позволяющий обнаружить ядовитое вещество тиабендазол в фруктах, пишет РИА Новости.

В РФ И Евросоюзе токсичный для человека тиабендазол запрещено применять для обработки фруктов. Однако им удобряют растения для защиты от вредителей. А остатки яда легко попадают на плоды.

«Попав в организм, тиабендазол может привести к печеночной недостаточности, нарушить развитие плода у беременных или вызвать аллергическую реакцию», – заявил доцент НИЯУ МИФИ Константин Катин.

Российские специалисты создали специальный раствор, который сможет распознать даже небольшие концентрации тиабендазола в фруктах. Раствор состоит из бетаина и пирослизевой кислоты.

До этого тиабендазол в фруктах искали с помощью капиллярного электрофореза или флюоресцентной спектроскопии. Это дорогостоящие методы, требующие специального оборудования.

Ученые научились создавать алмазы пониженной хрупкости

Фуллерены помогли синтезировать кристаллическую решетку алмаза без дальней упорядоченности — не столь хрупкую, как обычно.

Алмаз — самый твердый минерал в природе. Однако оборотной стороной этого полезного свойства оказывается хрупкость: алмазом легко оставить царапину на стекле или стали, но его так же легко разбить сильным ударом. Теперь команда ученых из Китая и США продемонстрировала метод получения не таких хрупких алмазов. Об этом они пишут в новой статье, опубликованной в журнале Nature.

Твердость и хрупкость алмазу придает высокая структурная упорядоченность расположения атомов углерода в его кристаллической решетке.

Она сохраняется и на ближнем порядке, на расстояниях, сопоставимых с размерами самих атомов, и на неограниченном дальнем порядке.

Чтобы придать алмазу не столь высокую хрупкость без потери твердости, ученые решили получить структуру, которая сохраняет порядок на ближних и средних дистанциях, но дальнего порядка лишена. Такие структуры называют паракристаллическими.

Слева — кристаллическая структура алмаза, справа — паракристалл / ©Hu Tang

Для их получения Говард Шэн (Howard Sheng) из Университета Джорджа Мейсона и его соавторы внесли изменения в традиционный метод создания искусственных алмазов.

Обычно их получают из углерода, который подвергается чрезвычайно сильному сжатию при очень высокой температуре.

Чтобы лишить готовый кристалл дальнего порядка, но сохранить ближние, в исходный «рецепт» добавили фуллерены — сложные органические молекулы, имеющие формы полых сфер, составленных углеродными многогранниками.

Исходные материалы нагревали до 900-1300 °С и подвергали давлению до 27-30 гигапаскалей (для сравнения, стандартное атмосферное давление составляет 100 килопаскалей — в десятки тысяч раз ниже).

Оказалось, при таких условиях микросферы фуллеренов коллапсируют, словно лопнувшие шарики, встраиваясь в структуру минерала.

Это приводит к ослаблению дальнего порядка в кристаллической решетке и делает ее не такой хрупкой.

Заметим, что уровни давления и нагревания, необходимые для нового метода, оказались даже ниже, чем обычно требуется для создания искусственных алмазов. Впрочем, не так давно ученые научились получать их даже при комнатной температуре.

Универсальный и нетоксичный: в России открыт суперантибиотик — Газета.Ru

Российские ученые впервые в мире выделили из грибов антибиотик, который борется с устойчивостью патогенов к лекарственным препаратам. Препарат уничтожает биопленки бактерий и грибов, делая их беззащитными перед лекарствами. Исследователи надеются, что его применение позволит эффективнее бороться с резистентными инфекциями.

Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) совместно с коллегами из других российских научно-исследовательских институтов впервые в мире нашли универсальный природный антибиотик, преодолевающий устойчивость патогенов к лекарственным препаратам. Найденное вещество поможет эффективно бороться с большинством инфекционных заболеваний, вызванных бактериями и грибами, пишут авторы открытия в исследовании, опубликованном в журнале Applied Biochemistry and Microbiology.

«Инфекционные заболевания представляют серьезную угрозу для здоровья населения во всем мире, — пишут исследователи. — Они вызываются микроорганизмами, способными образовывать биопленки, которые одновременно являются фактором патогенности и устойчивости бактерий.

Следует отметить, что такие бактерии составляют ~80% всех патогенных видов.

Инфекции, связанные с образованием биопленок, трудно поддаются лечению, так как они обладают высокой резистентностью ко многим антибиотикам и антимикробным препаратам, используемым в клинической медицине, а также способностью преодолевать защитные механизмы макроорганизмов».

Российским ученым первым в мире удалось продемонстрировать уникальную способность пептида эмерициллипсина А, выделяемого из алкалофильного мицеллиального гриба Emericellopsis alkalina.

Как поясняют исследователи, вещество подавляет у бактерий способность к образованию биопленок, благодаря чему устойчивость этих патогенов к антибиотикам сходит на нет.

«Выделенные из грибов естественным образом антимикробные пептиды — один из важнейших, активно исследуемых источников новых эффективных антибиотиков, — подчеркивают ученые.

— Они характеризуются широким спектром действия против оппортунистических и патогенных бактерий, дрожжей и мицелиальных грибов и, как правило, низкой токсичностью; резистентность к ним не развивается.

Более того, они обладают способностью подавлять рост микроорганизмов, во многих случаях с помощью механизмов, отличающихся от большинства традиционных антибиотиков».

Эксперименты in vitro показали, что эмерицеллипсин А обладает противогрибковой активностью по отношению к клиническим изолятам патогенных видов дрожжей и грибковых патогенов аспергиллеза и кандидоза у больных туберкулезом и СПИДом, а также относительно низкой цитотоксичностью по отношению к культуре клеток млекопитающих.

Таким образом, эмерициллипсин А может стать хорошим подспорьем в борьбе с бактериальными и грибковыми инфекциями, а также опухолями.

«Эмерициллипсин А действует на эукариоты и прокариоты за счет разных молекулярных механизмов. Эукариоты – грибы и опухолевые клетки – погибают за счет разрушения пептидом их клеточной мембраны, а вирулентность прокариот подавляется за счет предотвращения образования биопленок», – рассказал старший научный сотрудник лаборатории антимикробной резистентности X-BIO ТюмГУ Евгений Рогожин.

Новое вещество практически универсально, отмечают ученые.

Эмерициллипсин А справляется не только с рядом бактерий, но и с практически любыми патогенными эукариотами -– например, мицеллиальные грибами и дрожжами.

«Антибактериальное действие антибиотика менее выражено, чем антигрибковое, и имеет ярко выраженную специфичность. Следует отметить, что ингибирующее действие этого вещества направлено в основном на грамположительные бактерии», — пишут авторы работы.

Эмерициллипсин А, считают ученые ТюмГУ, перспективен и как самостоятельное лечебное средство, и как элемент комплексных препаратов. Его можно как вводить инъекционно, так и применять местно при обработке пораженных тканей.

Исследование проводилось в тесном сотрудничестве с коллегами из Научно-исследовательского института по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе, Центрального научно-исследовательского института эпидемиологии Роспотребнадзора и Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.

В дальнейшем коллектив ученых намерен перейти от работы с клеточными моделями к лабораторным испытаниям препарата.

"Зелёная" медицина: исследователи научились получать лекарственные вещества из лесных отходов

Эти органические вещества проявляют высокую биологическую активность, сообщается в пресс-релизе издания Сибирского отделения РАН «Наука в Сибири». Тритерпеновые производные обладают свойствами, способными помочь в борьбе с онкологией и вирусными заболеваниями: они препятствуют воспалению, тормозят активное деление клеток и разрастание патогенных новообразований, активируют программируемую клеточную гибель. Подобные соединения есть в тканях многих растений, в том числе и в берёзовой коре, с которой работают сотрудники технологического отдела опытного химического производства Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова СО РАН.

Белый цвет внешней коры берёзы связан с высокой концентрацией бетулина — тритерпенового спирта, который известен противовоспалительными, капилляроукрепляющими, антиоксидантными, противовирусными и антисептическими свойствами.

Также это вещество — стартовое для получения других интересных продуктов, например, производных бетулиновой кислоты, проявляющих, помимо названных выше, анти-ВИЧ активность.

Сибирские технологи усовершенствовали процесс экстракции бетулина из отходов лесосеки.

«Мы добились большей энергоэффективности процесса и полного рецикла растворителя при достаточно высокой чистоте продукта. Это не достигается при экстракции, например, традиционно используемыми спиртами», — поясняет руководитель отдела опытного химического производства НИОХ СО РАН кандидат технических наук Сергей Попов.

Сотрудники производства экстрагируют тритерпеноиды березовой коры, используя «зелёные» растворители, в частности, водный этилацетат.

«Зелёная» экстракция подразумевает применение экстрагентов, которые легко регенерируются.

Они коммерчески доступны, являются высоко эффективными, обладают важными для сохранения окружающей среды свойствами: не содержат токсичные примеси, биоразлагаемы, их получают из возобновляемого сырья.

Найти идеальный «зелёный» растворитель практически невозможно, поэтому если есть хотя бы несколько факторов, позволяющих улучшить производственные показатели (повысить безопасность, энергоэффективность), — это важный шаг на пути к «зелёному» идеалу. Используемый по технологии НИОХ «зелёный» экстрагент этилацетат эффективно извлекает тритерпеноиды берёзовой коры с незначительным количеством примесей и полностью возвращается в цикл экстракции с минимальными энергозатратами.

Известно много других методов, позволяющих получать бетулин из берёзовой коры, однако все они малоэффективны (экстрагент теряется в цикле производства) и слишком энергозатратны.

Между тем сибирским исследователям удалось добиться значительной — несмотря на низкую растворимость бетулина, — продуктивности, а также минимизировать расход растворителя, вернув его в производственный цикл.

Для удаления примесей был использован ряд эффективных технологических приемов: в частности, обработка не исходного сырья, а экстракта раствором щёлочи делает процесс более экономичным.

«Дальнейшая наша работа связана с выделением индивидуальных метаболитов. Мы изучаем возможность использования альтернативных растворителей из возобновляемого растительного сырья, которые также позволят нам создать эффективные процессы переработки и получить востребованные наукой и на рынке компоненты», — рассказывает Попов.

Другие виды тритерпеновых производных выделяют из хвойных растений, перерабатывая вторичное сырье, которое обычно считается отходами. Например, из пихтовых веток в лучшем случае делают масло, выход которого составляет 1-3 % от массы сырья, тогда как ценных экстрактивных веществ в древесной зелени содержится в десятки раз больше.

Сотрудники НИОХ в течение нескольких лет искали способы комплексно использовать сырьё.

Перерабатывая хвойные отходы, в институте ранее получили ряд биологически активных веществ, на основе которых НИОХ совместно с ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН разработал препарат «Новосил» — регулятор роста и развития растений с противогрибковым действием, повышающий устойчивость к заболеваниям.

Позже в совместной работе с корейскими коллегами экстрактивные вещества пихты изучили на другие виды активности: в частности, было обнаружено, что тритерпеновые кислоты этого дерева могут ингибировать альфа-глюкозидазу (фермент диабета второго рода), препятствуя проникновению углеводов в кровь.

Технологи и исследователи НИОХ уделяют внимание и другим видам вторичного растительного сырья, например, отходам пищевого производства: из отжимок клюквы, брусники, черноплодной рябины получают смеси тритерпеновых кислот и чистую урсоловую кислоту.

Она проявляет антимикробную, противовоспалительную и другие виды биоактивности.

В целом все тритерпеновые производные обладают гормоноподобным действием и способствуют физиологическим процессам, которые помогают бороться с онкологией или предупреждать раковые заболевания.

Кстати, о том, что в коре деревьев содержатся полезные вещества, знают не только люди, но и медведи.

Японский учёный доказал что грибы обладают могучим интеллектом

В 2000 году Тошуки Накагаки решил провести эксперимент, похожий на те, в которых проверяют наличие памяти и зачатков интеллекта у грызунов. Но в эксперименте участвовали не белые крысы или хомячки, а … плесневые грибы. Одного из них поместили у входа в лабиринт. А на выходе из него – маленький кусочек сахара.

Оказалось, что плесневый гриб Physarum polycephalum и интеллект – понятия не только совместимые, но и имеющие точку однозначного пересечения. И дальнейшие их пути совпадают. И это научно подтверждённый факт. Но обо всё по порядку.

В естественной среде обитания плесневые грибы растут вокруг симметричной и круглой сети паутинок. Но те представители мира плесени, которые принимали участие в эксперименте, повели себя весьма странно. Ещё в начале лабиринта они почувствовали запах сахара, который распространялся с его выхода. И чтобы полакомиться добычей, они пустили свои росточки именно в ту сторону. Грибы заполняли собой всё пространство лабиринта, раздваиваясь на каждом перекрёстке, который встречали на своём пути. А стоило какому-нибудь из отростков попасть в тупик, как он тут же поворачивал обратно и искал путь в другом направлении. И грибному мицелию понадобилось всего четыре часа для того, чтобы заполнить все ходы лабиринта, а по прошествии ещё небольшого отрезка времени один из отростков отыскал верную дорогу к сахару. Таким образом, проверка интеллекта гриба Physarum polycephalum, казалось бы, была завершена с оценкой «отлично»….

Но был ещё и второй этап эксперимента. В его ходе мозговитый японец отщипнул небольшой кусочек грибного мицелия нашей знакомой плесени и расположил его в начале лабиринта, подобного первому. На выходе Тошуки Накагаки так же положил кусочек сахара…. И научные чудеса не заставили себя долго ждать.

Мицелий Physarum polycephalum недолго думая, пустил два ростка. Один из них сразу же безошибочно направился по самому короткому пути к выходу из лабиринта, а значит, и к сахару. Второй же повёл себя ещё более необычно для плесневого гриба. Он просто вскарабкался по стене лабиринта и «пополз» по потолку.

По прямой линии второй отросток гриба добрался прямо к цели, не блуждая и не теряя времени даром.

Учёный повторял этот уникальный эксперимент много раз, используя каждый раз новые и всё более запутанные лабиринты. Но результат каждый раз был такой же феноменальный и подтверждал наличие не только памяти, но и интеллекта у такого, казалось бы, несложного организма как плесневый гриб.

При этом грибы не только запоминали самый короткий и удобный путь для достижения своей цели, действуя на инстинктивном уровне. Они действовали осознанно, делая выбор в пользу самого нестандартного способа решения поставленной перед ними задачи. И господин Накагаки считает, что это является прямым свидетельством наличия у представителей грибного царства особых интеллектуальных способностей.

После своего завершения этот эксперимент имел огромный резонанс в мире научных исследований. Его результаты публиковались в самых престижных изданиях, таких как журнал «Nature». Но, не смотря на это, профессор Накагаки не думал останавливаться на достигнутом.

Вскоре после проведения описанного эксперимента господин Тошуки доказал ещё одну необыкновенную вещь. Оказывается, грибы способны к планированию транспортных маршрутов и дорог не хуже, чем дипломированный специалист по транспортной логистике, а то и лучше, чем он.

Чтобы проверить свою гипотезу и ещё раз подтвердить то, что структура интеллекта грибов весьма впечатляюща, учёный расположил на карте Японии кусочки пищи привлекательные для плесневого гриба.

Этими ароматными кусочками японец пометил самые крупные города родной страны.

И те грибы, которые были посажены на столицу Японии, воссоздали меньше чем за сутки абсолютно точную копию сети железных дорог вокруг Токио.

Профессор Накагаки, не переставая, расхваливает грибы с могучим интеллектом. Он поясняет, что совсем не сложно соединить между собой несколько десятков точек.

Но совсем другое дело, когда требуется сделать это наиболее эффективно, а главное – экономно! И грибы восхитительно справились с этим! И не только на карте Японии. Несколько позже такие же эксперименты проводились с картой Испании и Англии. И в итоге «на-гора» учёные получили точные модели сетей автомобильных дорог.

А в некоторых случаях эти модели содержали даже те изменения и расширения, которые были сделаны из-за изначально неоптимального планирования совсем недавно.

И до сих пор профессор Тошуко Накагаки продолжает свою работу в сотрудничестве с высокоинтеллектуальными грибами и познаёт всё глубже и глубже их необыкновенные способности.

В своей лаборатории, которая находится в университете Хоккайдо, профессор пробует перенести уникальные способности плесневых грибов на компьютерную модель.

И учёный не без основания верит, что результатом его следующего эксперимента станет небывало эффективная и быстрая информационная сеть, которая будет построена в будущем с помощью грибов, которые обладают необычайно развитым интеллектом.

Источник

Кожу из грибов научились производить в промышленных масштабах

Производство кожи из шкуры животных — практика, которой люди занимаются на протяжении тысячелетий, однако ученые не перестают искать более экологичную альтернативу – и теперь на помощь пришли грибы

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Обычное производство кожи является тяжелым бременем для окружающей среды, поскольку животноводство потребляет огромное количество воды и электроэнергии, а также требует обширных территорий. Но обработка кожи тоже оказывает влияние на среду из-за использования токсичных химикатов.

Так называемая «веганская кожа», которая сделана из синтетических материалов, позволяет избежать проблем, связанных с продуктами животного происхождения, однако ее все еще нужно обрабатывать химическими веществами и она очень долго разлагается в естественной среде – а значит, ее производство несет все связанные с этим риски.

Исследователи VTT придумали альтернативу, которая, по их мнению, поможет полностью обойти эти проблемы.

Их подход начинается с нитей паутины из органического материала, известного как мицелий, который растягивается под землей и поддерживает грибы по мере их роста.

Использование этой биомассы для производства текстиля и тканей далеко не ново, но в ходе экспериментов команда VTT усовершенствовала эти процессы, чтобы в итоге получить материал, похожий на кожу, с сопоставимой текстурой, прочностью и легкостью обработки.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Материал выглядит и ощущается как кожа и сохраняет большую часть ее свойств», — рассказал старший научный сотрудник VTT Геза Сзилвей. «Он также легко окрашивается и не содержит каких-либо вспомогательных веществ».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые впервые заявили о своих наработках еще в 2019 году, но тогда отметили, что масштабирование и промышленное производство материала находится под большим вопросом.

Это было вызвано ограничениями культивирования мицелия, которое могло происходить только в плоской, двумерной форме.

Однако за прошедшие два года исследователи придумали новую, запатентованную технологию, которая, по их словам, устраняет эту проблему благодаря жидкой ферментации в обычных биореакторах. Это позволило перенести процесс из лабораторий на коммерческий рынок.

Производство нового материала на финских фабриках VVT

Новая технология позволяет ученым производить кожу из мицелия в больших масштабах, раскатывая непрерывные листы материала со скоростью один метр в минуту.

Ученые говорят, что система может быть адаптирована к промышленным методам производства рулонов тканей, и в настоящее время они изучают такие потенциальные области применения своего изобретения, как изготовление обуви, аксессуаров и одежды.