Разработка способа детоксикации смоляных кислот – доминирующих экотоксичных соединений в отходах бумажной промышленности
| Название | Разработка способа детоксикации смоляных кислот – доминирующих экотоксичных соединений в отходах бумажной промышленности |
|---|---|
| Авторы | |
| Ключевые слова | детоксикация, биотрансформация, смоляные кислоты, актинобактерии |
| Секции | Биотехнологии |
| Аннотация | Научная новизна проекта Цель проекта – разработка способа биотрансформации экотоксичных смоляных кислот для получения фармацевтически значимых соединений. В настоящее время остро стоит проблема переработки опасных для окружающей среды отходов целлюлозно-бумажной промышленности. В общем объеме экстрактов древесных веществ от 30 до 40 % составляют смоляные кислоты, относящиеся к классу полициклических дитерпеноидов и составляющие значительную часть токсичных веществ в стоках предприятий бумажной промышленности. Попадание в окружающую среду смоляных кислот крайне нежелательно, поскольку они обладают цитотоксическим действием на живые организмы и последствия их воздействия на природные экосистемы могут быть непредсказуемыми. Основной метод утилизации отходов бумажной промышленности - слив в канализацию, что не только экологически не безопасно, ибо смоляные кислоты относятся к труднорастворимым в воде соединениям, но и сопровождается уплатой государственных штрафов. Химические методы трансформации и детоксикации смоляных кислот малоэффективны и требуют применения агрессивных реагентов. Приоритет признается за биотехнологическими методами, которые позволяют осуществлять максимальное извлечение смоляных кислот в «мягких» условиях при физиологических температурах, нормальном давлении и нейтральных значениях pH среды. Перспективным является не только поиск новых технологий утилизации опасных отходов, но и получение на их основе новых биологически активных соединений. Поиск способов переработки смоляных кислот с целью их вторичного использования соответствует концепции комплексного подхода к решению проблемы отходов. Новизна проекта заключается в разработке эффективного стабильного биокатализатора на основе актинобактерий, осуществляющих направленную трансформацию смоляных кислот с высокой степенью регио- и стереоселективности. Новый способ детоксикации и трансформации смоляных кислот не только позволит снизить их уровень в производственных стоках, но и получить новые биологически активные соединения. На данный момент показано, что актинобактерии рода Rhodococcus способны к биотрансформации смоляных кислот. Изучена предварительная схема их биоконверсии на примере дегидроабиетиновой кислоты. Расшифрованы отдельные метаболиты, перспективные в качестве интермедиатов синтеза противовирусных и противоопухолевых агентов. Для реализации проекта необходимо выполнить следующие задачи: 1. Исследовать большой массив актинобактерий из Региональной коллекции алканотрофов ИЭГМ УрО РАН на способность к биотрансформации смоляных кислот и отобрать наиболее активные биодеструкторы и биотрансформаторы. 2. Оптимизировать условия актинобактериальной трансформации смоляных кислот для увеличения выхода целевых продуктов. 3. Разработать эффективную биокаталитическую систему, пригодную для трансформации смоляных кислот и отвечающую требованиям промышленной биотехнологии. Перспектива коммерциализации Полученные новые знания о механизмах биотрансформации смоляных кислот составят научно-методологическую основу процесса детоксикации и утилизации опасных для окружающей среды отходов целлюлозно-бумажной промышленности. В результате проведенных исследований будет создана стабильная биокаталитическая система на основе актинобактерий с гарантированной функциональной активностью по отношению к смоляным кислотам. Бактериальная трансформация не требует использования агрессивных и дорогих реагентов, процесс протекает в нормальных условиях среды. Актинобактерии не патогенны, в отличие, например, от катализаторов на основе грибов, синтезирующих в процессе жизнедеятельности экзомикотоксины – вещества, обладающие мутагенным и канцерогенным действием. Полученные в конечном итоге окисленные производные смоляных кислот составят интерес в качестве соединений с противоопухолевой активностью и интермедиатов синтеза противовирусных агентов, что позволит использовать токсичные отходы в качестве сырья для фармацевтической промышленности. Потенциальные потребители разработанного продукта – предприятия деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Его внедрение позволит существенно снизить затраты на утилизацию, ибо слив опасных отходов грозит уплатой государственных штрафов, а также фармацевтические предприятия, заинтересованные в использовании отходов бумажной промышленности – доступного и относительно дешевого сырья для производства биологически активных соединений. Развитие проекта возможно в двух направлениях: (1) появление стратегического партнера для внедрения технологии в производство; (2) получение Патента на изобретение РФ и распространение защищенного патентом способа биотрансформации смоляных кислот путем продажи лицензии на использование прав по патенту. |
| Текст доклада |
