Сотрудники кафедры общей экологии и гидробиологии биологического факультета МГУ на XVII Всероссийском фестивале «Наука 0+» продемонстрировали результаты летней экспедиции и экопроекта «Севморсубботник» на Баренцевом море, сообщает компания «Термопол».
Одной из задач учёных было исследование устойчивости нетканых материалов «Холлофайбер®» к бактериальному воздействию в реальных природных условиях.
«Наши исследования биодеградации демонстрируют крайне сложную систему взаимодействий между химическими текстильными компонентами и элементами экосистемы, такими как бактерии, грибы, микроводоросли и более сложно организованные жизненные формы. Эти взаимосвязи изучены слабо, зачастую бывает сложно выявить роль каждой формы в естественных условиях. На состояние полимеров могут воздействовать также абиогенные факторы внешней среды, такие как солнечный свет или гидрохимические показатели», – комментирует предварительные результаты исследования руководитель проекта Олеся Ильина.
В ходе экспедиции исследователи собрали полевые материалы. Образцы волокон «Холлофайбер®» и других синтетических полимеров, в частности плёночных полиэтилена и ПЭТ, экспонировались в естественных условиях в морской среде. Далее образцы сохранялись в живом и фиксированном виде, с их поверхности делались посевы бактерий и грибов. После завершения экспедиции, уже в лабораторных условиях образцы будут анализироваться под микроскопом для оценки видового состава микросообществ, которые колонизировали поверхность материала. Выделенные организмы тестируются на способность к биоразложению пластика. Особые надежды исследователи возлагают в этом плане на грибы: их ферментативный аппарат более лабилен, они обладают более широкими возможностями для приспособления к питанию разными субстратами, в сравнении с бактериями.
Помимо живых сообществ-колонизаторов, выросших на полимерных субстратах, анализируется и состояние самих субстратов. Фиксируются механические изменения – появление микротрещин, изменения формы волокон, а также химической структуры материалов под воздействием биодеградации и других факторов внешней среды.
Динамика биообрастания волокон «Холлофайбер®» и плёночных материалов различается, что очевидно даже по предварительным наблюдениям. На матах из нетканого волокна формируются локальные скопления водорослей, относящихся к малому количеству видов преимущественно бурых водорослей, а также скопления колониальных бактерий. На плёночных материалах развиваются более сложные и разнообразные водорослевые и бактериальные сообщества. Биомасса обрастаний, формирующихся на нетканом волокне, в целом больше, чем на плёночных материалах, но это связано главным образом с самой текстурой микроволокон, имеющих трёхмерную структуру и задерживающих водные микроорганизмы подобно фильтру.
Исследователи предполагают, что по итогам работы они смогут сравнить разные типы полимерных материалов по таким параметрам, как стойкость к биологическим и атмосферным воздействиям, способность служить субстратом для биообрастания, биоинертность. Для подтверждения гипотезы о биоинертности нетканых материалов «Холлофайбер®» потребуются дополнительные лабораторные исследования с культивированием микроорганизмов-биодеструкторов в селективных средах, куда добавлены волокна «Холлофайбер®» и – для сравнения – других типов ПЭТ в качестве единственного источника углеводородов и энергии.
Очевидно, что биоинертность будет всё больше стимулировать сбор и переработку (в том числе многократную – полирециклинг) текстильных отходов. Однако именно здесь таятся главные загадки, связанные с наличием (и постоянным возрастанием!) доли вторичных и переработанных компонентов. Более того, актуализируется вопрос не только бактериального воздействия на волокна и материалы, но и их реверсивного воздействия на среду с учётом естественных природных и программируемых человеком факторов.
Развитие технологий всё больше ставит вопросы биоустойчивых отечественных материалов с расширением применения в гидропонических основах, аквафильтрах, в пчеловодстве, сельском хозяйстве, дорожном строительстве.
Полученные данные проецируются и коррелируются на медицинские испытания волокон «Холлофайбер®», их применение в раневых покрытиях, пластырях, перевязочных и кровоостанавливающих материалах и других изделиях.
На фестивале «Наука 0+» учёные также отметили проблему загрязнения окружающей среды микропластиком, подходы к изучению которого также не определены, а размерность вызывает споры в научной среде.
Проекты реализуются исследователями Биологического факультета МГУ совместно с коллегами из Института океанологии РАН им. П.П. Ширшова (г. Москва) и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (г. Иркутск).
