Дикорастущие ягоды и лекарственные травы обладают рядом целебных свойств — от снижения жара до укрепления иммунитета. Ученые Сургутского государственного университета инкапсулируют растительные экстракты с помощью 3D-печатных микрожидкостных систем для использования в качестве пищевых добавок и лечебных препаратов.
«Микрокапсула — это крошечный, но очень продуманный «защитный чехол» для полезного вещества. Она оберегает его от кислорода, света, изменений кислотности и других внешних факторов. В результате активный компонент дольше остается устойчивым и может проявить свои свойства именно там и тогда, когда это нужно. Такой подход открывает возможности для применения микрокапсул и в медицине, и в пищевой промышленности, и в других отраслях. В пищевой промышленности микрокапсулы позволяют обогащать продукты, не снижая их полезные свойства. В отличие от прямого внесения добавок, активные компоненты в капсулах защищены и остаются стабильными вплоть до момента употребления. Мировая практика показывает, что такие капсулы можно внедрять почти во все — соки и напитки, йогурты, хлеб и выпечку, кондитерские изделия, мясные продукты. По сути, пространство для применения здесь почти безгранично», — рассказала изданию «Сургутская трибуна» директор Института естественных и технических наук СурГУ Юлия Петрова.
В основе разработки — экстракты и биологически активные вещества дикорастущих ягод и лекарственных растений Севера и Югры, таких как княженика арктическая, клюква, брусника, черника, курильский чай, душица. Особое внимание ученые уделяют тимьяну — растению, богатому компонентами с противовоспалительными и антибактериальными свойствами, например тимолом и карвакролом. Для обеспечения стабильности составов команда работает с растениями, выращенными гидропонным методом при искусственном освещении светодиодными лампами. Такой подход позволяет полностью контролировать условия выращивания растений и получать стандартизированные составы экстрактов.
Для инкапсуляции активных веществ используются специальные микрожидкостные системы, изготавливаемые с помощью аддитивных технологий. В лабораторных условиях технологии 3D-печати позволяют обходиться без дорогостоящих и громоздких промышленных установок. За разработку и изготовление отвечает младший научный сотрудник Научно-образовательного центра Института естественных и технических наук СурГУ Александр Ашихмин.
«В проекте моя задача преимущественно инженерная. Чтобы упаковать выделенные из северных растений вещества в капсулы, вместе с коллегами я создаю специальные чипы. Мы сами проектируем устройства и изготавливаем их с помощью 3D-печати. По сути, такие чипы работают как миниатюрные генераторы капель. Затем эти капли, при добавлении в них других компонентов, превращаются в капсулы благодаря образованию надежной оболочки. По микроканалам в прибор подаются три жидкости, которые формируют двойную эмульсию. В качестве несущей среды используются растительные масла — они биосовместимы и безопасны. Например, внутрь эмульсии поступает раствор экстракта тимьяна, одного из ключевых объектов исследования в нашем проекте. Чтобы упаковать его, мы используем альгинат натрия. Данный компонент при взаимодействии с несущей средой переходит из жидкости в гель. Образуется сетчатая структура, которая формирует оболочку капсулы, а внутри удерживает активные молекулы», — рассказал Александр Ашихмин.
«Мы надеемся на успешное решение всех поставленных задач, в том числе сотрудничество с крупными фармацевтическими компаниями. Некоторые отечественные концерны занимаются не только производством БАДов, но и выделением биологически активных соединений. Если им предложить российскую, компактную и точную технологию микрокапсулирования, они могли бы обновить свой ассортимент и активно развиваться дальше», — рассказала Юлия Петрова.
Исследования ведутся при поддержке правительства Югры и Российского научного фонда.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.