Ученые ПГНИУ впервые получили наноцеллюлозу биотехнологическим путем

Биотехнологи ПГНИУ разработали новый способ получения наноцеллюлозы, которая по своей прочности превосходит сталь.

Созданная по программе развития национального исследовательского университета Лаборатории клеточных и микробных биотехнологий ПГНИУ в сотрудничестве с Институтом экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН впервые получила наноцеллюлозу биотехнологическим путем, сообщила Роснауке пресс-служба ПГНИУ.

Новейший способ получения наноцеллюлозы удешевляет ее производство в 3,5 раза. Он предполагает 6 стадий, на одной из которых происходит получение чистых целлюлозных волокон и удаление лигнина — примеси, которая снижает качество материала. Ученые нашли специальный штамм плесневых грибов Aspergillus niger, который позволяет эффективно разрушить лигнин.

В настоящее время в России производство наноцеллюлозы отсутствует.

«В качестве сырья мы планируем использовать различные целлюлозосодержащие материалы, в том числе — отходы целлюлозно-бумажных комбинатов, которые образуются в больших количествах и представляют серьезную опасность для окружающей среды.

Только на территории Пермского края находится более 8 млн тонн неутилизированных отходов», — говорит сотрудник Лаборатории клеточных и микробных биотехнологий ПГНИУ Эльвира Позюмко.Наноцеллюлоза обладает уникальным свойством псевдопластичности — она вязка в обычных условиях, ведёт себя как жидкость при механическом воздействии и сверхпрочна в твердом состоянии. «Структура этого материала представлена плотно упакованным массивом игловидных кристаллов.

Это обусловливает его прочность, которая превосходит нержавеющую сталь», — рассказывает заведующий сектором биокатализа и биосинтеза Лаборатории микробных и клеточных биотехнологий Александр Максимов.

Материал может быть использован в различных отраслях производства - от супергибких экранов до бронежилетов.

Полученный продукт имеет обширные сферы применения. На его основе создаются сверхлёгкие и сверхпрочные материалы: различные детали изделий, конструкций, машин, а также супергибкие экраны, бронежилеты и другие бронированные изделия. В медицине и фармакологии наноцеллюлоза применяется в качестве сорбентов и перевязочных материалов. Также, благодаря способности эффективно заполнять щели, она может использоваться в качестве клеящего материала для устранения технических дефектов.

По словам разработчиков, новый способ получения наноцеллюлозы позволит реализовать технологию на промышленных и малых предприятиях Пермского края, с некоторыми из которых уже есть договоренности о сотрудничестве.

Для справки:

Наноцеллюлоза — это наноразмерные волокна целлюлозы, ширина которых — 5-20 нм, длина — от 10 нм до нескольких мкм. Она обладает такими свойствами, как псевдопластичность и сверхпрочность. Представляет собой коллоидный раствор, который не расслаивается и не образует осадок. Обладает повышенной вязкостью, образуя гелеподобную массу.

Лигнин — это сложное полимерное соединение, содержащееся в клеточных стенках и межклеточном пространстве растений и скрепляющее целлюлозные волокна. Древесина лиственных пород содержит 18-24% лигнина, хвойных — 27-30%.

Лаборатория микробных и клеточных биотехнологий создана в рамках реализации программы национального исследовательского университета. Деятельность лаборатории связана с такими направлениями, как технологии биокатализа и биосинтеза для получения промышленно-значимых веществ и материалов, разработка средств клинической диагностики, совершенствование способов синтеза фармпрепаратов, исследования в области молекулярной генетики и биотехнологий, создание высокопроизводительных диагностических систем, а также ПЦР-исследования: выявление инфекционных и генетических заболеваний, выделение и клонирование новых генов.