Группа учёных Саратовского университета проводит полевые испытания агрохимического препарата, направленного на защиту сельскохозяйственных животных от токсинов плесневых грибков. Результаты работы саратовцев опубликованы в журнале «Molecular Systems Design & Engineering».
Поля и фермы по всему миру ежегодно подвержены заражению микотоксинами. Эти вещества производятся плесневыми грибками и часто обнаруживаются в кормах, представляя опасность для здоровья животных, вызывая заболевания и снижая их продуктивность.
Работа коллектива кафедры общей и неорганической химии СГУ посвящена поиску рациональных подходов для получения сорбентов, направленных на уменьшение негативного воздействия микотоксинов при ведении сельскохозяйственной деятельности. Для этого исследователи модифицируют доступные природные и синтетические материалы, такие как полимерные и белковые структуры, чтобы придать им уникальные свойства. В отличие от обычных сорбентов разработанные белки с молекулярными отпечатками обладают высокой селективностью – они «распознают» и связываются с молекулами определённого типа, что позволяет им эффективно удалять именно токсины, не затрагивая полезные вещества.
В работе использованы современные экспериментальные и теоретические методы исследования. За счёт внедрения компьютерного моделирования учёным удалось значительно сократить затраты на производство и тестирование сорбентов. Молекулярное моделирование позволило исследователям представить структуру сорбентов и их взаимодействие с микотоксинами ещё до начала экспериментов. Это не только ускоряет процесс создания новых сорбентов, но и делает технологию доступной и экономически выгодной для сельского хозяйства.
Кроме того, учёные внедрили автоматизированные алгоритмы, что позволяет быстро и точно контролировать чистоту полученных сорбентов.
Н.А. Бурмистрова
Руководитель проекта, профессор кафедры общей и неорганической химии СГУ
Ключевой результат работы и персональное достижение научной группы – создание экологически нейтральных, дешёвых и легко масштабируемых методик получения материалов на основе синтетических природных полимеров, позволяющих выделять микотоксины из кормов для животных. Важным шагом является разработанная методология предсказания и конструирования новых материалов с использованием методов компьютерной химии. Сейчас проводятся полевые испытания полученного препарата.
В результате наблюдений показано, что компьютерное моделирование белка позволяет оценить эффективность его модификации (импринтинга) до начала экспериментальных работ. Таким образом, есть возможность производства материала с заранее заданными свойствами.
Одним из важных отличий разработки является её экологичность. В отличие от аналогов, которые для создания рецепторных элементов используют токсичные органические растворители, в данном проекте учёные применяют водные растворы. Это делает процесс более безопасным и биосовместимым: проведённые тесты показали, что такие сорбенты не вредны для клеток. Это особенно важно для сельского хозяйства, где необходимо учитывать экологические последствия любой новой технологии.
Проект также позволил оптимизировать процесс очистки сорбентов. Например, была разработана методика очистки, которая сократила время очистки сорбента с 2 суток до 1 часа. Кроме того, уменьшился объём используемых растворителей в 500 раз, что значительно сокращает расходы и делает процесс более экологичным. По словам специалистов, технология позволяет собирать до 76% исходного реагента для повторного использования, что снижает стоимость производства.
Исследование демонстрирует, как научные работы могут эффективно решать практические задачи, становясь основой для новых технологий, которые могут изменить целую отрасль. Использование сорбентов помогает поддерживать экологическое равновесие и повышает производительность сельского хозяйства, что положительно отражается на экономике и здоровье населения.
Проект «Высокоселективные сорбенты на основе молекулярно импринтированных полимеров для решения задач животноводства и растениеводства» поддержан грантом Российского научного фонда (№ 22-16-00102) и согласуется со стратегическими проектами СГУ в рамках федеральной программы «Приоритет 2030».
