Полигидроксиалканоаты (ПГА) – это класс природных макромолекул (полимеров гидроксипроизводных жирных кислот), которые синтезируют прокариотические организмы в специфических условиях несбалансированного роста в качестве эндогенного депо энергии и углерода. Полигидроксиалканоаты (ПГА, англоязычная аббревиатура - PHA) обладают многими свойствами, привлекательными для различных сфер, включая биомедицину.
Поли(3-гидроксиалканоаты) (ПГА) – это биосовместимые и биодеградируемые полимеры 3-гидроксикарбоновых кислот, встречающиеся в природе в виде запасного вещества бактерий. В бактериальной клетке они находятся в виде гранул, расположенных в цитоплазме.
Самый сложный этап в учебе это написание диссертации по истории. Чтобы облегчить это вы можете заказать написание диссертации у нас!
. Впервые они были открыты в 1926 году микробиологом Maurice Lemoigne в бактериях рода Bacillus megaterium, после чего они были обнаружены в более чем 100 штаммах бактерий. Формула полигидроксибутирата представлена на рисунке 1.
В зависимоси от бокового радикала, различают полигидроксибутират, полигидроксивалерат, полигидроксигексаноат, полигидроксиалканоат и так далее. Все они довольно сильно различаются по своим физико-химическим, механическим и другим свойствам, таким как кристалличность, температура плавления, температура стеклования, гидрофобность, пластичность, модуль упругости и другим. Благодаря тому, что в зависимости от состава, свойства этих материалов меняются в широких пределах, сферы медико-биологического применения ПГА могут быть также самыми разными, такими как хирургия, регенеративная инженерия мягких и скелетных тканей организма и многие другие. При этом, являясь биосовместимыми и биодеградируемыми полимерами, ПОА не вызывают отторжения внутренней средой организма, а постепенно замещаются на собственную ткань организма. Данные вещества имеют большие перспективы в сфере упавковки, так как отличаются биоразлагаемостью от других полимеров.
Среди ПГА наиболее распространенным является поли(3-гидроксибутират) (ПГБ) - полимер 3-гидроксималсялой кислоты, который и был открыт первым. Именно его открыл в 1926 году Maurice Lemoigne. На этом этапе удалось создать и охарактеризовать практически все возможные сочетания мономеров, которые могли быть включены в состав ПГА. Также в это время расширился и спектр штаммов-продуцентов. Оказалось, что к синтезу таких полезных для человека запасных веществ способны не только Грамм-отрицательные бактерии, но и Грамм-положительные, а также такие таксономические группы, как цианобактерии и археи.Следующим шагом, позволившим еще более глубоко проникнуть в изучение ПГА, явилось исследование генов, участвующих в их синтезе. С помощью молекулярно-биологических методов стало возможным контролировать процесс биосинтеза ПГА, а также синтезировать их с помощью, генетически-модифицированной Escherichia coli – наиболее удобного на тот момент организма для проведения ферментаций в промышленных масштабах.
Благодаря этим открытиям и разработкам, начиная с 1990х годов стало появляться большое количество работ с самыми различными применениями ПОА: системы доставки, матриксы, подложки, импланты. Однако до сих пор наиболее распространенным и важным представителем ПГА является поли(3-гидроксибутират). При этом, хотя материалом для большинства изделий являлся ПГБ, а также его сополимер поли(3-гидроксибутиат-со-3-гидроксивалерат).
Тема курсовой работы является актуальной так как привлекательность и перспективность ПГА обусловлена наличием весьма существенных преимуществ этого класса биоматериалов:
1 высокая биосовместимость ПГА, в частности, поли-3-гидроксибутирата, связана с тем, что мономер, образующий этот полимер – 3-гидроксимасляная кислота – это естественный метаболит клеток и тканей организмов;
2 ПГА не гидролизуются в жидких средах, т.к. деградация ПГА является истинно биологической и происходит клеточным и гуморальными путями, образующиеся при этом мономеры гидроксимасляной кислоты не вызывают резкого закисления тканей и, следовательно, выраженной воспалительной реакции;
3 скорости биорезорбции ПГА значительно ниже, чем полилактидов и полигликолипидов, изделия из ПГА в зависимости от формы и места имплантации in vivo могут функционировать от нескольких месяцев до 2-3 лет, более того, скоростью деградации ПГА можно управлять;
4 ПГА получают методом прямой ферментации, их производство не требует серии технологических этапов (синтез мономеров, полимеризация, получение различных мономеров зависит от подаваемого субстрата);
5 сырьем для синтеза ПГА могут быть сахара, органические кислоты, спирты, смеси CO2 и H2, продукты гидролиза растительного сырья, промышленные отходы производства сахара, пальмового масла, водосодержащие продукты переработки бурых углей и гидролизного лигнина.
Целью курсовой работы является изучение технологии производства полигидроксибутирата методом прямой ферментации.
Предметом исследования вещество полигидроксибутират.
Объектом исследования является технология производства полигидроксибутирата.
Для достижения цели работы необходимо сформулировать и последовательно решить задачи исследования:
- провести исследование особенностей биосинтеза полигидроксибутирата в бактериях;
- провести исследование технологии производства полигидроксибутирата на производстве, как продукта массового потребления;
Информационной базой написания работы послужили работы отечественных и зарубежных ученых в области биохимии, среди которых Н.А. Северцов, А.Л. Ленинджер и др.
В работе использованы такие общетеоретические и эмпирические методы исследования, как наблюдение, обобщение, анализ, синтез.
Практическое значение полученных в работе результатов заключается в возможности доведения теоретических разработок до уровня практических рекомендаций в совершенствовании технологических условий на производстве, а также адаптация тезнологии к использованию различных штаммов бактерий для получения полигидроксибутирата.
Курсовая работа состоит из введения, двух глав, соответствующих задачам исследования, заключения, списка использованной литературы.
25 страниц
67% уникальность
2019 год
137 просмотров
