Проекты

Получение экстракта слизи улиток и его использование для внеклеточного матрикса

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Биотехнология и биоинженерия»

Направление работы: Биоинженерия, Регенеративная медицина
Авторы работы: ГБОУ Школа № 618
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

В настоящее время для решения задач регенеративной медицины были разработаны различные материалы для реконструкции повреждённых органов и регенерации тканей. Однако ни одна из разработанных тканеинженерных конструкций не обладает полным набором свойств, которые требуются хирургам для проведения реконструктивных хирургических операций.
Материал нового поколения с позиций регенеративной медицины должен обладать биосовместимостью, гемостатическими, антисептическими, адгезивными свойствами и способностью к биорезорбции.  В настоящее время одним из самых перспективных направлений в медицине и фармакологии является создание биологически активных препаратов на основе биологически активных веществ природного происхождения. Моллюски рода Achatina нашли своё применение в косметологии и медицине, где они используются благодаря своей слизи, содержащей большое количество гликолевой кислоты, коллагена и эластина. Представители рода Achatina используются и в исследовательской деятельности в медицине.

Цель

Исследование структуры и свойств экстракта слизи моллюсков рода Achatina  и его компонентов, а также изучение перспектив его использования во внеклеточном матриксе для регенерации тканей внутренних органов.

Задачи

1. Разработать легко реализуемый, масштабируемый метод получения препарата из слизи моллюсков рода Achatina.

2. Разработать метод разделения, очистки и стерилизации препарата.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Инкубатор для содержания моллюсков с контролем температуры, влажности и поддоном с впитывающим материалом

• Установка для приготовления дистиллированной воды, ультразвуковая ванна, помпа

• Весы лабораторные

• Магнитная мешалка

• Центрифуга

• Лиофильная сушка

• Низкотемпературный пероксидно-плазменный стерилизатор

• Микроскопы: сканирующий зондовый и оптический

Описание работы

Работа состояла из нескольких этапов:

1. Фильтрование

Для фильтрования жидкости, содержащей продукты жизнедеятельности и слизь улиток, использовалась фильтровальная бумага, размер пор которой позволял молекулам воды и растворённого вещества беспрепятственно просачиваться. Частицы размером больше 0,01 мм задерживались на фильтре, формировался слой осадка, а в стакане скапливался фильтрат.

2. Осаждение муцина
В пробирку с отфильтрованной слизью улитки по каплям (4–10 капель) добавляли концентрированную уксусную кислоту. Выпал осадок муцина, трудно растворимый в избытке уксусной кислоты. Жидкость из пробирки осторожно слили.

Было проведено исследование осаждения улиточного муцина с помощью различных растворителей. Он осаждается спиртом, ацетоном, эфиром и легко растворяется в разбавленных щелочах.

3. Центрифугирование
Через несколько минут после осаждения проводилось центрифугирование – разделение смеси на составные части под действием центробежной силы при 2000 оборотах в минуту в течение 15 минут.

4. Лиофилизация, или лиофильная сушка
Это процесс дегидратации, обычно используемый для того, чтобы сохранить скоропортящийся материал или сделать его более удобным для транспортировки. Лиофилизация биологических продуктов (белков, вакцин, микроорганизмов) направлена ​​на сохранение их физической и биологической целостности после хранения в течение нескольких месяцев или даже лет. Процесс лиофилизации основан на замораживании материала с последующим уменьшением внешнего давления, что позволяет воде переходить из твёрдого состояния напрямую в газообразное. В работе использовалась лиофильная сушка «BETA 1-8 LD plus».

5. Стерилизация

Цикл стерилизации состоит из загрузки стерилизационной камеры, начального вакуумирования камеры, автоматического впрыска стерилизационного агента и диффузионного процесса в вакуумированной камере, варьирования давления в камере во время действия плазмы, повторного вакуумирования камеры и действия плазмы, выдержки при нормальном давлении, выгрузки материала из стерилизационной камеры.

Общая продолжительность цикла стерилизации составила 36 мин. В работе использовался низкотемпературный пероксидно-плазменный стерилизатор HMTS-800. Стерилизация проводилась при температуре +36 °С.

Результаты

Был получен фильтрат слизи улитки в виде белого порошка.
Исследования подтвердили уникальный состав улиточной слизи, содержащей муцины.
Было предложено добавлять  в коллаген-хитозановый каркас полученный экстракт слизи улитки.

Выводы

Обобщая полученные данные и проведённые исследования, можно утверждать, что новая структура тонких слоёв внеклеточного матрикса обеспечит оптимальную среду для миграции и ориентированного роста клеток, что будет приводить к быстрой регенерации внутренних органов в зоне репарации.

Перспективы использования результатов работы

При дальнейших успешных испытаниях описанный метод может стать хорошей альтернативой существующим в данное время и найти своё применение в косметологии, офтальмологии, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Сотрудничество с учреждением при создании работы

АО «Зеленоградский нанотехнологический центр», отдел «Медицинские системы и диагностические комплексы»

Мнение автора

«В процессе выполнения данного проекта я проанализировал возможность применения экстракта моллюсков для целей регенеративной медицины, ознакомился с методиками получения экстракта, научился работать на высокотехнологичном оборудовании. Работа позволила приобрести мне новые знания и навыки. Данный проект имеет потенциал для дальнейшего продолжения».