Лаборатория микробиологии и биотехнологий

Разработка технологии получения коллагена из медуз Aurelia aurita и Rhopilema hispidum, обитающих в Балтийском море и морях Малайзии, и технологии производства медицинского изделия на его основе для лечения ран и ожогов.

Реализуется при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение №075-15-2023-601 от 11.08.2023).

Иностранный партнер: Borneo Marine Research Institute, Universiti Malaysia Sabah, (Институт морских исследований Борнео, Университета Малайзии Сабах (UMS))

Цель проекта — разработка технологии получения биологически активных форм коллагена из медуз Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum и технологии производства медицинского изделия на основе коллагена для задач регенеративной биомедицины.

Задачи проекта на 2023-2025
Отобрать образцы медузы Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum в прибрежной зоне Балтийского моря и Индийского океана. Подобрать параметры экстракции коллагена из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum (кислотная экстракция, щелочная экстракция, ферментативная экстракция в кислой среде, ферментативная экстракция в нейтральной среде). Разработать метод очистки коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum. Разработать метод сушки коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum. Оценить физико-химические и структурно-механические свойства (в том числе оптические, механические и термические свойства, кислородопроницаемость, гидратацию) коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum для регенеративной медицины. Изучить химический состав (аминокислотная последовательность, пространственная конфигурация пептидной связи (установление вторичной и третичной структуры)). Провести сравнительный анализ коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum, с коммерческим коллагеном животного происхождения (физико-химические свойства, аминокислотная последовательность, пространственная конфигурация, в том числе с использованием гистологических методов и методов электронной микроскопии). Оценить физико-химические и структурно-механические свойства (микроструктура (пористость и плотность), растворение, поглощение воды, механические свойства и деградация коллагеназой) разработанного препарата коллагена. Оценить in vitro биологическую активность свойств коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum, по анализу дифференциальной экспрессии генов в клеточных линиях при обработке коллагеном. Оценить in vivo на животных моделях цитотоксичность и биологическую совместимость коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum. Оценить in vivo на животных моделях репаративные свойства коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum. Разработать рецептуру и наработать лабораторные образцы медицинских изделий на основе коллагенов, выделенных из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum Разработать лабораторный регламент получения биологически активных форм коллагена из медуз Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum Разработать лабораторный регламент получения медицинских изделий на основе коллагенов, выделенных из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum Разработать программу и методики исследовательских испытаний медицинских изделий на основе коллагенов, выделенных из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum. Исследовать эффективность медицинских изделий на основе коллагенов, выделенных из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum, на животных моделях, выбранных в зависимости от разработанной рецептуры и предполагаемых показаний к применению медицинского изделия на основе коллагена. Разработать протоколы для проведения клинических исследований разработанных медицинских изделий на основе коллагена. Разработать практические рекомендации по использованию разработанных медицинских изделий на основе коллагена

Задачи проекта на 2023-2025

Отобрать образцы медузы Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum в прибрежной зоне Балтийского моря и Индийского океана.
Подобрать параметры экстракции коллагена из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum (кислотная экстракция, щелочная экстракция, ферментативная экстракция в кислой среде, ферментативная экстракция в нейтральной среде).
Разработать метод очистки коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum.
Разработать метод сушки коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum.
Оценить физико-химические и структурно-механические свойства (в том числе оптические, механические и термические свойства, кислородопроницаемость, гидратацию) коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum для регенеративной медицины.
Изучить химический состав (аминокислотная последовательность, пространственная конфигурация пептидной связи (установление вторичной и третичной структуры)).
Провести сравнительный анализ коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum, с коммерческим коллагеном животного происхождения (физико-химические свойства, аминокислотная последовательность, пространственная конфигурация, в том числе с использованием гистологических методов и методов электронной микроскопии).
Оценить физико-химические и структурно-механические свойства (микроструктура (пористость и плотность), растворение, поглощение воды, механические свойства и деградация коллагеназой) разработанного препарата коллагена.
Оценить in vitro биологическую активность свойств коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum, по анализу дифференциальной экспрессии генов в клеточных линиях при обработке коллагеном.
Оценить in vivo на животных моделях цитотоксичность и биологическую совместимость коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum.
Оценить in vivo на животных моделях репаративные свойства коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum.
Разработать рецептуру и наработать лабораторные образцы медицинских изделий на основе коллагенов, выделенных из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum
Разработать лабораторный регламент получения биологически активных форм коллагена из медуз Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum
Разработать лабораторный регламент получения медицинских изделий на основе коллагенов, выделенных из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum
Разработать программу и методики исследовательских испытаний медицинских изделий на основе коллагенов, выделенных из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum.
Исследовать эффективность медицинских изделий на основе коллагенов, выделенных из медузы Балтийского моря Aurelia aurita и малазийской медузы Rhopilema hispidum, на животных моделях, выбранных в зависимости от разработанной рецептуры и предполагаемых показаний к применению медицинского изделия на основе коллагена.
Разработать протоколы для проведения клинических исследований разработанных медицинских изделий на основе коллагена.
Разработать практические рекомендации по использованию разработанных медицинских изделий на основе коллагена

Научно-исследовательские результаты первого года

Научным коллективом Балтийского федерального университета получены следующие результаты:


получены образцы медуз Aurelia aurita массой от 0,2 до 1,0 кг, собранные в прибрежной зоне Балтийского моря подобраны параметры экстракции коллагена из медузы Балтийского моря Aurelia aurita (кислотная экстракция, щелочная экстракция, ферментативная экстракция в кислой среде, ферментативная экстракция в нейтральной среде) разработан метод очистки коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita Рациональные параметры проведения очистки (температура, продолжительность, диаметр пор мембраны, скорость элюирования и т.д.) разработан метод сушки коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita Подобраны рациональные параметры проведения распылительной сушки (температура воздуха на входе, скорость воздуха, скорость движения образца). Подобраны рациональные параметры сублимационной сушки (продолжительность процесса, температура сушки, температура на стадии досушки, температура охладителя, вакуум) получены результаты оценки in vitro биологической активности коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita, по анализу дифференциальной экспрессии генов в клеточных линиях при обработке коллагеном. Получены значения показателей, характеризующих наличие или отсутствие регенеративных свойств, гелеобразования и возможность вызывать изменение экспрессии генов в клеточных линиях, культивированных на коллагене

получены образцы медуз Aurelia aurita массой от 0,2 до 1,0 кг, собранные в прибрежной зоне Балтийского моря
подобраны параметры экстракции коллагена из медузы Балтийского моря Aurelia aurita (кислотная экстракция, щелочная экстракция, ферментативная экстракция в кислой среде, ферментативная экстракция в нейтральной среде)
разработан метод очистки коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita Рациональные параметры проведения очистки (температура, продолжительность, диаметр пор мембраны, скорость элюирования и т.д.)
разработан метод сушки коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita Подобраны рациональные параметры проведения распылительной сушки (температура воздуха на входе, скорость воздуха, скорость движения образца). Подобраны рациональные параметры сублимационной сушки (продолжительность процесса, температура сушки, температура на стадии досушки, температура охладителя, вакуум)
получены результаты оценки in vitro биологической активности коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita, по анализу дифференциальной экспрессии генов в клеточных линиях при обработке коллагеном. Получены значения показателей, характеризующих наличие или отсутствие регенеративных свойств, гелеобразования и возможность вызывать изменение экспрессии генов в клеточных линиях, культивированных на коллагене

Научным коллективом Borneo Marine Research Institute, Universiti Malaysia Sabah (UMS) (Институт морских исследований Борнео, Университета Малайзии Сабах (UMS))) получены следующие результаты:


получены образцы медуз Rhopilema hispidum подобраны параметры экстракции коллагена из медузы Rhopilema hispidum (кислотная экстракция, щелочная экстракция, ферментативная экстракция в кислой среде, ферментативная экстракция в нейтральной среде) разработан метод очистки коллагена, выделенного из медузы Rhopilema hispidum разработан метод сушки коллагена, выделенного из медузы Rhopilema hispidum получены результаты оценки in vitro биологической активности коллагена, выделенного из медузы Rhopilema hispidum

получены образцы медуз Rhopilema hispidum
подобраны параметры экстракции коллагена из медузы Rhopilema hispidum (кислотная экстракция, щелочная экстракция, ферментативная экстракция в кислой среде, ферментативная экстракция в нейтральной среде)
разработан метод очистки коллагена, выделенного из медузы Rhopilema hispidum
разработан метод сушки коллагена, выделенного из медузы Rhopilema hispidum
получены результаты оценки in vitro биологической активности коллагена, выделенного из медузы Rhopilema hispidum

Научно-исследовательские результаты второго года

Научным коллективом Балтийского федерального университета получены следующие результаты:

результаты оценки физико-химических и структурно-механических свойств (в том числе оптические, механические и термические свойства, кислородопроницаемость, гидратацию) коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita для регенеративной медицины. Получены результаты фракционного состава коллагена, молекулярной массы коллагена, значения изоэлектрической точки коллагена. Изучены показатели, характеризующие, оптические, механические и термические свойства коллагена; показатели кислородопроницаемости; степени гидратации; микроструктуры коллагена; растворимости коллагена; степени поглощения воды; величины, характеризующей степень деградации коллагена коллагеназой
результаты изучения химического состава (аминокислотной последовательности, пространственной конфигурации пептидной связи (установление вторичной и третичной структуры). Получены результаты аминокислотной последовательности коллагена; характеристики пространственной конфигурации пептидной связи (установлена вторичная и третичная структуры) коллагена
результаты сравнительного анализа коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita, с коммерческим коллагеном животного происхождения (физико-химические свойства, аминокислотная последовательность, пространственная конфигурация, в том числе с использованием гистологических методов и методов электронной микроскопии). Получены результаты фракционного состава коммерческого коллагена; молекулярной массы коммерческого коллагена; изоэлектрической точки коммерческого коллагена; получены показатели кислородопроницаемости, степени гидратации коммерческого коллагена; микроструктуры коммерческого коллагена; значения растворимости коммерческого коллагена; степени поглощения воды коммерческого коллагена; величины, характеризующей степень деградации коллагена коллагеназой; значения показателя, характеризующие оптические, механические и термические свойства коммерческого коллагена. Получены результаты аминокислотной последовательности коммерческого коллагена; характеристики пространственной конфигурации пептидной связи (установление вторичной и третичной структуры) коммерческого коллагена
результаты оценки in vivo на животных моделях цитотоксичности и биологической совместимости коллагена, выделенного из медузы Балтийского моря Aurelia aurita. Показатели жизнеспособности клеточной линии, культивируемой совместно с препаратом коллагена в разных соотношениях. Результаты оценки биологической активности коллагена на клеточных моделях in vitro: способность коллагена стимулировать пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток в культуре

результаты оценки физико-химических и структурно-механических свойств (в том числе оптические, механические и термические свойства, кислородопроницаемость, гидратацию) коллагена, выделенного из малазийской медузы Rhopilema hispidum для регенеративной медицины. Результаты фракционного состава коллагена; молекулярной массы коллагена; изоэлектрической точки коллагена; значения кислородопроницаемости, степени гидратации коллагена; микроструктуры коллагена; значения растворимости коллагена; степени поглощения воды коллагена; величины, характеризующей степень деградации коллагена коллагеназой. Показатели, характеризующие, оптические, механические и термические свойства коллагена
результаты изучения химического состава (аминокислотной последовательности, пространственной конфигурации пептидной связи (установление вторичной и третичной структуры)
результаты сравнительного анализа коллагена, выделенного из малазийской медузы Rhopilema hispidum, с коммерческим коллагеном животного происхождения (физико-химические свойства, аминокислотная последовательность, пространственная конфигурация, в том числе с использованием гистологических методов и методов электронной микроскопии). Получены результаты фракционного состава коммерческого коллагена; значения молекулярной массы коммерческого коллагена; изоэлектрической точки коммерческого коллагена; значения кислородопроницаемости, степени гидратации коммерческого коллагена; микроструктуры коммерческого коллагена; значения растворимости коммерческого коллагена; степень поглощения воды коммерческого коллагена; величина, характеризующая степень деградации каллогена коллагеназой. Показатели, характеризующие оптические, механические и термические свойства коммерческого коллагена. Аминокислотная последовательность коммерческого коллагена; характеристики пространственной конфигурации пептидной связи (установлена вторичная и третичная структуры) коммерческого коллагена
результаты оценки in vitro на клеточных моделях и in vivo на животных моделях цитотоксичности и биологической совместимости коллагена, выделенного из малазийской медузы Rhopilema hispidum. Получены знаячения показателей жизнеспособности клеточной линии, культивируемой совместно с препаратом коллагена в разных соотношениях. Результаты оценки биологической активности коллагена на клеточных моделях in vitro: способность коллагена стимулировать пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток в культуре