Функции целлюлозы: Биологическая роль целлюлозы и области применения

Бактериальная целлюлоза помогает создавать средства индивидуальной защиты (видео)

7 May, 2020 15:56

Source: Пресс-служба САФУ

Специалисты инновационно-технологического центра «Современные технологии переработки биоресурсов Севера» САФУ, а также магистранты кафедры целлюлозно-бумажных и лесохимических производств совместно с Институтом проблем химико-энергетических технологий СО РАН разрабатывают уникальный материал, который может стать основой новейших средств индивидуальной защиты, таких как медицинские маски и бактериальные фильтры.

Источник: пресс-служба САФУ

В центре их внимания — проект создания инновационного биоразлагаемого материала для средств индивидуальной защиты органов дыхания с улучшенными фильтрующими свойствами. Технология создания новых средств защиты основана на применении фильтровального картона с нанесением уникальной бактериальной целлюлозы, которую архангельские ученые исследуют совместно с коллегами из Алтайского края под руководством академика Геннадия Викторовича Саковича (руководитель гранта РНФ).

Бактериальную целлюлозу, которую применяют исследователи из Северного арктического федерального университета, культивируют в ИПХЭТ СО РАН (г. Бийск) в лабораторных условиях из растворов растительных сахаров, получаемых из отходов сельскохозяйственного производства. Защитный материал, разрабатываемый учеными САФУ, сочетает в себе три технологии, решающие принципиальные задачи: низкое сопротивление потоку воздуха, что позволяет использовать его людям с нарушениями функции органов дыхания, применение бактериальной целлюлозы пропитанной антисептическим составом — главного барьера на пути инфекции, и биоразлагаемость, потому что любые средства защиты необходимо менять через определенное время, а при массовом использованиями, отходы ежедневно составляют сотни тысяч одноразовых масок, утилизация которых требует особых мер.

Экологичный и высокоэффективный, фильтровальный картон может служить для изготовления не только медицинских масок, но и сменных бактериальных фильтров применяемых в средствах индивидуальной и коллективной защиты. Нанотехнологии используемые в производстве позволяют обеспечить барьер на пути микроскопических источников инфекции: молекул воды, скоплений бактерий и вирусов, отравляющих веществ. Изготовление таких качественных материалов — ресурсоемкий процесс. На данный момент отечественные предприятия целлюлозно-бумажной промышленности не обладают высокотехнологичным оборудованием необходимым для изготовления фильтровального картона, в полном объёме он поставляется из-за рубежа. Сегодня задача ученых создать опытные производства, которые позволят внедрить новые технологии и расширить разработку средств индивидуальной защиты и высокоэффективных фильтров.

Tags

Инженерные науки

Черно-белая камера Procemex Flex с интеллектуальными функциями, 2,1 млн пикс., полный стандарт высокой четкости

Камера с разрешением 2040 x 1020 пикс. , 900 кадр./с для проверки и съемки бумаги и целлюлозы всех сортов и печатных материалов, характеризующаяся высокой четкостью, быстродействием и очень высокой светочувствительностью.

Черно-белая камера Procemex Flex, полностью соответствующая стандарту высокой четкости, обладает отличными характеристиками разрешения, светочувствительности и быстродействия в различных областях применения.

Камера разработана инженерами компании с учетом требований к работе в существующих системах высокоскоростных бумагоделательных и печатных машин, развивающих скорость свыше 2000 м/мин (6500 фут./мин). Она обеспечивает безупречную проверку бумажного полотна на перемоточно-резательных машинах, достигающих скорости работы 3000 м/мин (9800 фут./мин).

Камера может применяться во всех отделах бумагоделательных машин: от формующей части до сушильной части и наката. Возможно также применение в различных отраслях печатной промышленности, не требующих цветной печати.

• Высокоскоростные и высокоточные камеры с интеллектуальными функциями
• Применение одной и той же камеры в различных областях
• Камеры с полным набором интеллектуальных функций в малогабаритной упаковке
• Конструкция формирователя сигналов изображений на основе КМОП с учетом возможных изменений в будущем: удобная модернизация по мере необходимости
• Совместимость с компьютерами и сетями TCP/IP
• Выбор параметров производительности (разрешение, частота кадров, функции для конкретных областей применения) программными средствами
• Запись обработанных данных в буфер обратного магазинного типа в ОЗУ
• Обработка данных в режиме реального времени как на основе ППВМ, так и с помощью процессора цифровых сигналов
• Управление стробоскопическим светодиодным осветительным устройством
• Стандартный объектив с постоянным фокусным расстоянием и резьбовым соединением типа «C», объектив с переменным фокусным расстоянием или объектив с точечным отверстием
• Подача питания в системы проверки бумажного полотна по сети Ethernet (PoE)
• Цикл включения-выключения окружающего освещения с напряжением 24 В переменного тока, обеспечивающий отсутствие мерцания и колебаний яркости изображений

Важнейшие особенности

Формирователь сигналов черно-белых изображений на основе КМОП, полностью соответствующий стандарту высокой четкости, с предварительной обработкой средствами ППВМ Точная программная настройка производительности для различных областей применения Модернизируемая плата формирователя сигналов изображений Формирование высокоскоростной системы путем подключения камеры к портативному компьютеру Длительный срок службы благодаря гарантированной совместимости с более поздними версиями (TCP/IP; формирователь сигналов, сконструированный с учетом возможных изменений в будущем) Поддержка больших систем с распределенной обработкой данных Низкая потребность в запасных частях – все задачи выполняются с помощью одной камеры Возможность повышения производительности в будущем благодаря обработке данных при частоте 130 МГц

Технические характеристики

• 2,1 млн пикс. (2040 x 1020)
• 900 кадров в секунду
• 12 млрд операций в секунду
• Наименьшие габариты среди имеющихся в продаже аналогичных изделий (Ш x В x Г: 91 x 69 x 165 мм без объектива)

Биосинтез и функция целлюлозы у бактерий

Обзор

. 1991 март; 55(1):35-58.

doi: 10.1128/мр.55.1.35-58.1991.

П Росс ¹ , Р. Майер, М. Бензиман

принадлежность

• ¹ Кафедра биологической химии, Еврейский университет в Иерусалиме, Израиль.

• PMID: 2030672
• PMCID: PMC372800
• DOI: 10.
  1128/мр.55.1.35-58.1991

Бесплатная статья ЧВК

Обзор

P Ross et al. Микробиолог Rev. 1991 марта

Бесплатная статья ЧВК

. 1991 март; 55(1):35-58.

doi: 10.1128/мр.55.1.35-58.1991.

Авторы

П Росс ¹ , Р. Майер, М. Бензиман

принадлежность

• ¹ Кафедра биологической химии, Еврейский университет в Иерусалиме, Израиль.

• PMID: 2030672
• PMCID: PMC372800
• DOI: 10. 1128/мр.55.1.35-58.1991

Абстрактный

Текущая модель биогенеза целлюлозы в растениях, а также в бактериях предполагает, что мембранный комплекс синтазы целлюлозы полимеризует фрагменты глюкозы из UDP-Glc в цепи бета-1,4-глюкана, которые дают жесткие кристаллические фибриллы при экструзии на внешней поверхности. клетки. Различное расположение и степень ассоциации единиц полимеризующего фермента, по-видимому, регулируют сборку внеклеточной цепи в дополнение к характеру и ширине отложения фибрилл целлюлозы. Наиболее очевидно для Acetobacter xylinum полимеризация и сборка, по-видимому, тесно связаны. На сегодняшний день на биохимическом и генетическом уровнях эффективно изучены только бактерии. У A. xylinum целлюлозосинтаза, состоящая как минимум из двух структурно сходных, но функционально различных субъединиц, подчиняется многокомпонентной системе регуляции. Регуляция основана на новой нуклеотидной циклической дигуаниловой кислоте, положительном аллостерическом эффекторе, и регуляторных ферментах, поддерживающих ее внутриклеточный оборот: дигуанилатциклазе и Ca2(+)-чувствительной бис-(3′,5′)-циклической дигуаниловой кислоте (c- ди-ГМФ) фосфодиэстеразы.

Из A. xylinum были выделены четыре гена, которые составляют оперон синтеза целлюлозы. Второй ген кодирует каталитическую субъединицу синтазы целлюлозы; функции остальных трех генных продуктов до сих пор неизвестны. Будучи исключительно внеклеточным продуктом, бактериальная целлюлоза, по-видимому, выполняет разнообразные биологические функции в естественной среде обитания, обеспечивая механическую, химическую и физиологическую защиту у A. xylinum и Sarcina ventriculi или облегчая клеточную адгезию во время симбиотических или инфекционных взаимодействий у видов Rhizobium и Agrobacterium. A. xylinum оказался наиболее подходящим для промышленных целей, позволяя использовать уникальные свойства бактериальной целлюлозы для применения в новых продуктах.

Похожие статьи

• Система регуляции синтеза целлюлозы циклической дигуаниловой кислотой у Acetobacter xylinum. Химический синтез и биологическая активность димеров, тримеров и фосфотиоатных производных циклических нуклеотидов.

  Росс П., Майер Р., Вайнхаус Х., Амикам Д., Хуггират Ю., Бензиман М., де Врум Э., Фиддер А., де Паус П., Слидрегт Л.А. и др. Росс П. и др. Дж. Биол. Хим. 1990 5 ноября; 265(31):18933-43. Дж. Биол. Хим. 1990. PMID: 2172238

• Регуляция синтеза целлюлозы у Acetobacter xylinum циклической дигуаниловой кислотой.

  Росс П., Вайнхаус Х., Алони Й., Михаэли Д., Вайнбергер-Охана П., Майер Р., Браун С., де Врум Э., ван дер Марел Г.А., ван Бум Дж.Х., Бензиман М. Росс П. и др. Природа. 1987 г., 15–21 января; 325 (6101): 279–81. дои: 10.1038/325279a0. Природа. 1987. PMID: 18990795

• Генетическая организация оперона целлюлозсинтазы у Acetobacter xylinum.

  Wong HC, Fear AL, Calhoon RD, Eichinger GH, Mayer R, Amikam D, Benziman M, Gelfand DH, Meade JH, Emerick AW, et al. Вонг Х.К. и др. Proc Natl Acad Sci U S A. 1990 Oct; 87 (20): 8130-4. doi: 10.1073/pnas.87.20.8130. Proc Natl Acad Sci U S A. 1990. PMID: 2146681 Бесплатная статья ЧВК.

• Молекулярная биология образования целлюлозы бактериями.

  Рёмлинг У. Ремлинг У. Рез микробиол. 2002 г., май; 153(4):205-12. doi: 10.1016/s0923-2508(02)01316-5. Рез микробиол. 2002. PMID: 12066891 Обзор.

• Биосинтез бактериальной целлюлозы: разнообразие оперонов, субъединиц, продуктов и функций.

  Рёмлинг У, Гальперин МЮ. Рёмлинг У и др. Тенденции микробиол. 2015 сен; 23 (9): 545-57. doi: 10.1016/j.tim.2015.05.005. Epub 2015 12 июня. Тенденции микробиол. 2015. PMID: 26077867 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Двухкомпонентная система ArcBA модулирует подвижность клеток и образование биопленок в Dickeya oryzae .

  Lv M, Ye S, Hu M, Xue Y, Liang Z, Zhou X, Zhang L, Zhou J. Lv М и др. Фронт завод науч. 2022 21 окт;13:1033192. doi: 10.3389/fpls.2022.1033192. Электронная коллекция 2022. Фронт завод науч. 2022. PMID: 36340374 Бесплатная статья ЧВК.

• Исследование нового и эффективного источника для производства бактериальной наноцеллюлозы, оптимизация и характеристика биопроцессов.

  Эль-Наггар, NE, Эль-Малки, SE, Абу-Сайед, Массачусетс, Мохаммед, ABA. Эль-Наггар Н.Э. и др. Научный представитель 2022 2 ноября; 12 (1): 18533. doi: 10.1038/s41598-022-22240-x. Научный представитель 2022. PMID: 36323728 Бесплатная статья ЧВК.

• Одномолекулярные исследования биосинтеза одноцепочечной целлюлозы.

  Hilton MA, Manning HW, Górniak I, Brady SK, Johnson MM, Zimmer J, Lang MJ. Хилтон М.А. и соавт. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 4 октября; 119(40):e2122770119. doi: 10.1073/pnas.2122770119. Epub 2022 26 сентября. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022. PMID: 36161928 Бесплатная статья ЧВК.

• Улучшение свойств пленок карбоксиметилбактериальной целлюлозы при утолщении и пластификации.

  Сунь З., Тан З., Ли Х., Ли И. X., Моррелл Дж. Дж., Богран Дж., Яо И., Чжэн К. Сан З. и др. Полимеры (Базель). 2022 12 августа; 14 (16): 3286. дои: 10.3390/polym14163286. Полимеры (Базель). 2022. PMID: 36015542 Бесплатная статья ЧВК.

• Биологические макромолекулы, полученные из микроорганизмов, для тканевой инженерии.

  Амини Н., Милан П.Б., Сармади В.Х., Дерахшанмер Б., Хивечи А., Ходаи Ф., Хамиди М., Ашраф С., Лариджани Г., Резапур А. Амини Н. и др. Фронт Мед. 2022 июнь; 16 (3): 358-377. doi: 10.1007/s11684-021-0903-0. Epub 2022 10 июня. Фронт Мед. 2022. PMID: 35687278 Обзор.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

использованная литература

1. 1. Завод Физиол. 1988 апрель; 86 (4): 1104-7 — пабмед
2. 1. Биохим Биофиз Акта. 1963 сен 10; 74: 608-20 — пабмед
3. 1. J Бактериол. 1987 июнь; 169 (6): 2854-61 — пабмед
4. 1. Наука. 1985 15 ноября; 230 (4727): 822-5 — пабмед
5. 1. Наука. 1979 14 сентября; 205 (4411): 1144-7 — пабмед

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Функции памяти формы и самовосстановления гидрогелей карбоксиметилцеллюлозы на основе ДНК, управляемые химическими или световыми триггерами

Функции памяти формы и самовосстановления гидрогелей карбоксиметилцеллюлозы на основе ДНК, управляемые химическими или световыми триггерами†

Чен Ван, ^и Майкл Фадеева, ^и Джунджи Чжан, ^б Маргарита Васкес-Гонсалес, ^и Гилад Дэвидсон-Розенфельд, ^и Он Тянь ^б а также Итамар Вилнер * ^и

Принадлежности автора

* Соответствующие авторы

^и Институт химии, Центр нанонауки и нанотехнологий, Еврейский университет в Иерусалиме, Иерусалим 91904, Израиль
Электронная почта: itamar. willner@mail.huji.ac.il

^б Ключевая лаборатория перспективных материалов, Школа химии и молекулярной инженерии, Восточно-Китайский университет науки и технологий, Шанхай, Китай

Аннотация

Синтезированы фоточувствительные гидрогели карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) на основе нуклеиновых кислот, и обсуждается их применение в качестве функциональных матриц с памятью формы и самовосстановления. Одна система включает получение гидрогеля карбоксиметилцеллюлозы, сшитого самокомплементарными дуплексами нуклеиновых кислот и фоточувствительными надмолекулярными комплексами транс--азобензол/β-циклодекстрин (β-CD). Фотоизомеризация транс -азобензол в цис--азобензол приводит к гидрогелю, проявляющему меньшую жесткость из-за разделения мостиковых звеньев азобензол/β-CD. Гидрогель переключается между состояниями высокой и низкой жесткости за счет циклической и обратимой светоиндуцированной изомеризации азобензольных звеньев между состояниями транс- и цис-. Свойства жесткости гидрогеля, контролируемые светом, используются для разработки гидрогеля с памятью формы, где дуплексные мостиковые единицы действуют как постоянная память в квазижидком бесформенном состоянии гидрогеля. Вторая система в исследовании представляет собой гидрогель карбоксиметилцеллюлозы, сшитый K ⁺ -стабилизированные G-квадруплексные мостиковые звенья и комплексы транс -азобензол/β-CD. Полученный гидрогель включает двойные триггерные функциональные группы, где комплексы транс- -азобензол/β-CD могут быть обратимо образованы и диссоциированы в результате фотоизомеризации транс- и цис- азобензольных звеньев, а K ⁺ -стабилизированные G-квадруплексы могут быть обратимо диссоциированы и преобразованы в присутствии 18-краун-6-эфира/K ⁺ -ионы.