XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

С развитием промышленности человечество сталкивается с серьезными экологическими проблемами. С ростом производства особенно важным стало внедрение экологически чистых технологий и материалов. Большая часть изделий бытового и медицинского назначений изготавливается из не перерабатываемых материалов, которые увеличивают нагрузку на окружающую среду. Частью успешного решения этой проблемы является использование биосовместимых и биоразлагаемых материалов природного происхождения. В нашем случае рассматривается бактериальная целлюлоза — органический полимер, синтезируемый микробиологическими сообществами чайного гриба. Этот материал обладает высокой прочностью, биосовместимостью, способностью удерживать влагу и стерильностью, что делает его особенно подходящим для применения в медицине. Кроме того, наибольший интерес представляет случай модификации бактериальной целлюлозы наночастицами серебра, синтезированными биогенным способом с использованием растительного экстракта. Такой метод позволяет получить раневые повязки с выраженными антимикробными свойствами, сохраняя при этом экологическую безопасность процесса синтеза. Таким образом, проблемой является разработка экологически безопасных медицинских материалов, не влияющих на окружающую среду, которые способны заменить традиционные не разлагаемые покрытия.

Бактериальная целлюлоза (БЦ)  органический материал, синтезируемый некоторыми микроорганизмами. Этот материал может быть использован в различных отраслях промышленности и медицине. Бактериальная целлюлоза обладает рядом преимуществ по сравнению с ее растительным аналогом. Микробиологическую целлюлозу способны синтезировать представители родов Agrobacterium, Achromobacter, Aerobacter, Enterobacter, Sarcina, Rhizobium, Pseudomonas, Salmonella, Alcaligenes и Mycodema.

В рамках данной работы особое внимание уделено использованию бактериальной целлюлозы, полученной из микробиологических сообществ чайного гриба, в качестве основы для раневых покрытий. Модификация целлюлозы синтетическими наночастицами серебра биогенным методом с использованием экстракта алоэ вера позволяет придать покрытию антимикробные свойства и повысить его лечебный потенциал.

Целью работы стала разработка методов получения и применения бактериальной целлюлозы из микробиологических сообществ чайного гриба для создания экологически безопасного и чистого покрытия для ран с антимикробными свойствами.

Материалы и методы:

Листья алоэ, нитрат серебра (AgNO³), дистиллированная вода, этанол, бактериальная целлюлоза, раствор антибиотика (пенициллина), бактериальная суспензия (Bacillus subtilis), лабораторная посуда и оборудование.

1 этап – Приготовление растительного экстракта. Измельчили 25 г листьев алоэ, к измельченным листьям добавили 100 мл дистиллированной воды и кипятили раствор в течение 20 минут. Затем полученный отвар профильтровали с помощью фильтровальной бумаги.

2 этап – Синтез наночастиц серебра. Приготовили раствор нитрата серебра, использовали концентрацию 1 миллимоль. Далее смешали фильтрат растительного экстракта с раствором AgNO³ в соотношении 5:95 (5 мл экстракта на 95 мл раствора AgNO³). Реакционную смесь инкубировали в течении 2-х суток при комнатной температуре в темноте. После успешного протекания реакции (смена цвета раствора с прозрачного на коричневый) очистили полученные наночастицы от остатков экстракта с помощью центрифугирования (10 000 об/мин в течении 15 минут). Затем осадок смешали с дистиллированной водой.

3 этап – Пропитка бактериальной целлюлозы раствором с наночастицами серебра. Промыли дистиллированной водой БЦ и поместили промытую пленку в раствор наночастиц серебра. Затем плотно закрыли емкость крышкой и оставили её в темноте на 48 часов.

4 этап – Обработка пленки после пропитки. Спустя 48 часов пропитки мы извлекли БЦ из раствора, ополоснули ее дистиллированной водой, для удаления не зафиксированных на поверхности частиц, и оставили ее сушиться на воздухе при 30-40 градусах. По итогу пленка стала тонкой, прочной и окрашенной в желтоватый/коричневый цвет.

5 этап – Тестирование антибактериальных свойств пленки на чашках Петри.

а) Подготовка и нанесение бактерий на питательную среду.

В начале мы приготовили бактериальную суспензию. Достигли мутности по стандарту МакФарланда 0.5 (приблизительно 1.5 * 10⁸ КОЕ/мл). Затем стерильной пипеткой нанесли 100 мкл бактериальной суспензии на питательную среду (агар) в чашках Петри (их 3 – «пленка», «отрицательный контроль», «положительный контроль»). Стерильным шпателем равномерно распределили суспензию по всей поверхности среды.

б) Размещение тестируемых образцов

В первую чашку Петри стерильным пинцетом выложили кусочек пленки с наночастицами серебра, слегка её прижали, чтобы обеспечить плотный контакт с питательной средой. В остальные две чашки разместили контроли. Для отрицательного контроля взяли стерильный бумажный диск, пропитанный дистиллированной водой. Для положительного контроля взяли стерильный бумажный диск, пропитанный раствором антибиотика.

в) Инкубация и наблюдение

Чашки закрыли и поставили их в термостат (температура 37 градусов). Чашки инкубировали 24 часа. После инкубации наблюдали рост бактерий и различные зоны ингибирования, благодаря которому сделали выводы о результатах эксперимента. А именно, вокруг пленки была видна четкая зона ингибирования. Следовательно мы сделали вывод, что пленка обладает антибактериальными свойствами, ионы серебра диффундировали в агар и подавили рост бактерий.

Нами был проведен поиск и анализ информации о практическом использовании бактериальной целлюлозы в медицине и быту, о микробиологических сообществах “чайного гриба”. В процессе анализа изучаемой информации были определены этапы практической работы по созданию раневого покрытия на основе бактериальной целлюлозы.

Мы пришли к выводу, что настоящее исследование дает возможность разработки методики использования бактериальной целлюлозы из микробиологических сообществ чайного гриба в различных медицинских направлениях в качестве раневого покрытия.

А так же нами были определены достоинства и недостатки использования БЦ в быту.

Достоинства БЦ:

А) Имеет красивую текстуру, эстетически привлекательно выглядит.

Б) Легко принимает любую форму при высыхании.

В) Хорошо предохраняет кожу от солнечных лучей и УФ-ожогов.

Г) Он вполне пригоден для изготовления одежды, используемой в длительных экспедициях, где мало воды для стирки белья, например, в космических полетах.

Д) Экологически безопасна. После использования утилизируется как биоразлагаемые отходы

Недостатки:

А) Целлюлоза впитывает влагу и это не делает материал идеальным для использования во влажной окружающей среде. Ей требуется какая - либо изолирующая оболочка, чтобы предохранять от влаги.

Б) Длительное выращивание и изготовление изделий из БЦ.

Список литературы:

1. Прогресс в исследованиях по альтернативной трансформации субстрата чайного гриба и получаемых в результате активных компонентов / [Электронный ресурс] // frontiersin : [сайт].URL: https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2023.1254014/full

2. Элангвэ, К. Н.; Морозкина, С. Н.; Успенская, М. В.; Нгуен, Т. Х.; Дада, К. С. Синтез и функционализация нанокристаллов бактериальной целлюлозы из чайного гриба для раневых повязок [Текст] / Элангвэ, К. Н.; Морозкина, С. Н.; Успенская, М. В.; Нгуен, Т. Х.; Дада, К. С. // Журнал СФУ. Химия. — 2023. — № 16 . — С. 350–359.URL: http://journal.sfu-kras.ru/article/151712

3. Алексей Дукат, Анна Дукат Шоггот в банке / Алексей Дукат, Анна Дукат [Электронный ресурс] // Биомолекула : [сайт]. —URL: https://biomolecula.ru/articles/shoggot-v-banke#source-3

4. И.А. Адиаллиатулина, Л.В. Волкова Чайный гриб [Текст] / И.А. Адиаллиатулина, Л.В. Волкова // Вестник пнипу. — 2023. — № 2.URL: https://cyberleninka.ru/article/n/chaynyy-grib/viewer

5. Ли Сюзанна: - The Scientist – Журнал науки о жизни [электронный ресурс] http://rj3sp.blogspot.com/2010/09/bio-couture-growing-clothes-from.html/

6. Мельникова В. М., Менсутов Э. С., Юнусова Э. Э., Скоробогатая А. Д. Перспективы применения препаратов наночастиц серебра в медицинской практике [Текст] / Мельникова В. М., Менсутов Э. С., Юнусова Э. Э., Скоробогатая А. Д. // Международный научно-исследовательский журнал — 2025. — № 6.URL: https://research-journal.org/archive/6-156-2025-june/10.60797/IRJ.2025.156.55