Сравнение хитозана из кальмара и краба открывает новые перспективы для медицины и биоинженерии

Исследователи из  ТИБОХ ДВО РАН совместно с коллегами из ННЦМБ ДВО РАН, ИАПУ ДВО РАН, ИМБ РАН и ИХ ДВО РАН сравнили свойства хитозанов, выделенных из хитина кальмара и краба и выявили значимые различия, открывающие новые перспективы для медицины и биотехнологии. Хитозан — это природный полимер, который получают из панцирей ракообразных или хитиновых пластинок кальмаров. Он биосовместим и безопасен для организма и широко используется в самых разных областях — от производства пищевых плёнок до создания систем доставки лекарств.

При детальном исследовании выяснилось, что не смотря на близкие структурные характеристики, хитозаны из хитинов краба и кальмара имеют разные функциональные свойства. Например, в растворе хитозан из краба образует крупные агрегированные частицы, а хитозан из кальмара — более мелкие и однородные. Разница прослеживается и при создании пленок из этих биополимеров: пленки из крабового хитозана — пористые и слоистые, а из кальмарового — более однородные и гладкие. Эти особенности напрямую влияют на такие характеристики пленок как способность пропускать водяные пары и набухать в физиологических растворах. Эти параметры имеют критическое значение при разработке лечебных покрытий и биоупаковок.

Различия между хитозанами выявлены и при взаимодействии хитозанов с другим природным полимером, получаемым из красных водорослей — каррагинаном. Ученые обнаружили, важные особенности в механизме связывания. Так хитозан из краба в процессе взаимодействия разукрупняется до более мелких частиц, а хитозан из кальмара, наоборот, объединяется в более крупные структуры. Такие нюансы могут оказаться важными при разработке, например, лекарственных капсул, где нужен точный контроль над поведением материала.

Интересные результаты получены при исследовании противовирусных свойств этих биополимеров. Оба вида хитозана эффективно защищали клетки от заражения псевдотипированными вирусными частицами, в том числе содержащими белок вируса иммунодефицита человека. При этом полимеры не оказывали токсического эффекта на сами клетки, то есть действовали избирательно и безопасно. Кроме того, хитозаны оказывали умеренное ингибирующее действие на опухолевые клетки нейробластомы, замедляя их рост, и препятствуя образованию клеточных колоний.

Таким образом, источник сырья для получения хитозана это важный параметр, определяющий свойства конечного материала. Проведенное исследование дает специалистам возможность для более осознанного выбора типа хитозана в зависимости от конкретной задачи будь то создание более проницаемых пленок, стабильных капсул для лекарственных препаратов или эффективных противовирусных покрытий. Работа позволяет сделать еще один шаг в развитии для персонализированного дизайна биоразлагаемых материалов будущего.

Результаты работы опубликованы в журнале Carbohydrate Polymers.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (грант № 23-64-10018) и Минобрнауки России (грант № 075-15-2019-1660).

Источник: Пресс-служба ТИБОХ ДВО РАН