Разработки биомедицинских технологий путем рационального использования биоресурсов Арктики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность и цели. Перед современным мясным производством остро стоит проблема рационального использования побочных продуктов и отходов, объем которых составляет до 40 %. В этих условиях крайне необходимо развивать комплексную переработку побочного сырья для производства пищевых продуктов, медицинских препаратов, кормовых и технических товаров, что позволит повысить экономическую эффективность отрасли и обеспечить продовольственную и фармацевтическую безопасность страны. В связи с колоссальной потребностью военно-полевой и гражданской медицины в новых материалах побочные непищевые продукты мясного производства могут стать перспективным источником биополимеров, выделение которых позволит создать новые композиции с заданными свойствами для различных прикладных направлений. Цель исследования – разработка новых подходов рационального использования биоресурсов Арктического региона для получения материалов на основе полимерных белков соединительной ткани северного оленя. Материалы и методы. В качестве исходного сырья были использованы побочные продукты разведения северных оленей – шкура и аорта. Предложены новые технологии получения биоматериала на основе коллагена и биоматериала на основе эластина. Анализ целевых продуктов проводили гистологическим методом со специфичными красителями к компонентам соединительной ткани и посредством сканирующей электронной микроскопии. Результаты. Получены биоматериалы на основе коллагена и эластина с сохраненными природными структурами. Гистологическое исследование и сканирующая электронная микроскопия полученных материалов показали отсутствие основных антигенных компонентов – клеточных элементов и межуточного вещества. Вывод. Новые разработки по полной переработке побочных продуктов мясного производства с целью получения материалов на основе белков животного происхождения могут внести большой вклад не только в экономический сектор, но и оказать существенное влияние на развитие медицины. Предложенные технологии позволяют получить биоматериалы на основе коллагена и эластина со сниженными антигенными свойствами, применение которых нацелено на ускорение репаративных процессов.

Об авторах

Никита Алексеевич Шутский

Северный государственный медицинский университет; Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikitashutskijj@rambler.ru

кандидат биологических наук, доцент кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии;  доцент кафедры биологии, экологии и биотехнологии

(Россия, г. Архангельск, пр-кт Троицкий, 51); (Россия, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17)

Сергей Леонидович Кашутин

Северный государственный медицинский университет

Email: sergeycash@yandex.ru

доктор медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой кожных и венерических болезней

(Россия, г. Архангельск, пр-кт Троицкий, 51)

Николай Сергеевич Феленко

Северный государственный медицинский университет

Email: nikolaifelenko@yandex.ru

ассистент кафедры хирургии

(Россия, г. Архангельск, пр-кт Троицкий, 51)

Елена Дмитриевна Кубасова

Северный государственный медицинский университет

Email: lapkino2001@mail.ru

фармацевтического факультета

(Россия, г. Архангельск, пр-кт Троицкий, 51)

Денис Владимирович Мизгирев

Северный государственный медицинский университет

Email: denimsur@rambler.ru

доктор медицинских наук, профессор кафедры хирургии

(Россия, г. Архангельск, пр-кт Троицкий, 51)

Олег Витальевич Калмин

Медицинский институт, Пензенский государственный университет

Email: ovkalmin@gmail.com

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии человека

(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

Список литературы

  1. Патшина М. В., Ворошилин Р. А., Осинцев А. М. Анализ мирового рынка биоматериалов с целью определения потенциальных возможностей сырья животного происхождения // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51, № 2. С. 270–289. doi: 10.21603/2074-9414-2021-2-270-289
  2. Sayeed R., Tiwari P. Wealth from meat industry by-products and waste: a review // Sustainable Food Waste Management: Concepts and Innovations. 2020. P. 191–208. doi: 10.1007/978-981-15-8967-6_11
  3. Said M. I. Characteristics of by-product and animal waste: A review // Large Animal Review. 2019. Vol. 25, № 6. P. 243‒250.
  4. Piercy E., Verstraete W., Ellis P. R. [et al.]. A sustainable waste-to-protein system to maximise waste resource utilisation for developing food-and feed-grade protein solutions // Green Chemistry. 2023. Vol. 25 (3). P. 808–832. doi: 10.1039/D2GC03095K
  5. Шалавина Е. В., Васильев Э. В. Повышение экологической безопасности путем разработки технологического регламента переработки и использования побочной продукции животноводства // АгроЭкоИнженерия. 2023. № 1 (114). С. 141–154. doi: 10.24412/2713-2641-2023-1114-141-154
  6. Семенова А. Технологии глубокой переработки как стратегия импортозамещения // Мясная сфера. 2016. № 1. С. 48–49.
  7. Patshina M. V., Voroshilin R. A., Osintsev A. M. Global biomaterials market: potential opportunities for raw materials of animal origin // Food processing: techniques and technology. 2021. Vol. 51, № 2. P. 270–289. doi: 10.21603/2074-9414-2021-2-270-289
  8. Петрунина И. В., Горбунова Н. А. Системные меры по снижению выбросов парниковых газов в животноводческих хозяйствах // Пищевые Системы. 2022. Т. 5, № 3. С. 202–211. doi: 10.21323/2618-9771-2022-5-3-202-211
  9. Борисова О. В. Инновационные стратегии развития кожевенной промышленности Алтайского края на базе местного сельскохозяйственного сырья // Вестник алтайской науки. 2012. № 3-2. С. 89–93.
  10. Plannthin D. K. Animal ethics and welfare in the fashion and lifestyle industries // Green Fashion. 2016. Vol. 2. P. 49–122. doi: 10.1007/978-981-10-0245-8_3
  11. Bayón B., Berti I. R., Gagneten A. M. [et al.]. Biopolymers from wastes to high-value products in biomedicine // Waste to wealth. 2018. P. 1–44. doi: 10.1007/978-981-10- 7431-8_1
  12. Wankhade V. Animal-derived biopolymers in food and biomedical technology // Biopolymer- based formulations. 2020. P. 139–152. doi: 10.1016/B978-0-12-816897- 4.00006-0
  13. Bugarčić M., Jovanović A., Petrović J. [et al.]. Advances in biopolymer production and applications: a comprehensive review of key biomaterials // Metallurgical and Materials Data. 2024. Vol. 2 (3). P. 81–98. doi: 10.56801/MMD37
  14. Uranga J., Zarandona I., Andonegi M. [et al.]. Biopolymers derived from marine sources for food packaging applications // Sustainable food packaging technology. 2021. P. 35–56. doi: 10.1002/9783527820078.ch2
  15. Shavandi A., Silva T. H., Bekhit A. A. [et al.]. Keratin: dissolution, extraction and biomedical application // Biomater. Sci. 2017. Vol. 5. P. 1699–1735. doi: 10.1039/C7BM00411G
  16. Pourjavaheri F., Ostovar Pour S., Jones O. A. H. [et al.]. Extraction of keratin from waste chicken feathers using sodium sulfide and L-cysteine // Process Biochem. 2019. Vol. 82. P. 205–214. doi: 10.1016/j.procbio.2019.04.010
  17. Poole A. J., Lyons R. E., Church J. S. Dissolving feather keratin using sodium sulfide for bio-polymer applications // J Polym Environ. 2011. Vol. 19. P. 995–1004. doi: 10.1007/s10924-011-0365-6
  18. Goudarzi G., Dadashian F., Vatanara A. [et al.]. Straightforward and highly efficient feather keratin extraction by systematic optimization of sodium sulfide treatment pro cess // Journal of Textiles and Polymers. 2023. Vol. 11, № 1. P. 57–67. doi: 10.48302/jtp.2023.409717.1268Singer
  19. Singer S. J., Nicolson G. L. The Fluid Mosaic Model of the Structure of Cell Membranes // Science. 1972. Vol. 175. P. 720–731. doi: 10.1126/science.175.4023.720
  20. Franke W. W, Scheer U., Krohne G., Jarasch E. D. The nuclear envelope and the architecture of the nuclear periphery // J Cell Biol. 1981. Vol. 91, № 3. P. 39–50. doi: 10.1083/jcb.91.3.39s
  21. Walawalkar S., Almelkar S. Fabrication of aortic bioprosthesis by decellularization, fibrin glue coating and re-endothelization: a cell scaffold approach // Prog Biomater. 2019. Vol. 8, № 3. P. 197–210. doi: 10.1007/s40204-019-00122-2
  22. Chernukha I., Kotenkova E., Derbeneva S. [et al.]. Bioactive compounds of porcine hearts and aortas may improve cardiovascular disorders in humans // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021. Vol. 18, № 14. P. 7330. doi: 10.3390/ijerph18147330

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).