Современная биотехнология благодаря ИИ, блокчейну и другим разработкам находится на этапе стремительного развития и предлагает инновационные решения для медицины, сельского хозяйства и промышленности. На стыке биологии, химии и информационных технологий рождаются революционные методы и продукты, способные изменить качество жизни человека и состояние окружающей среды. Я расскажу про 5 любопытных вещей, которые уже существуют.
Проблема отходов не перестает быть актуальной, поскольку производство во много раз превосходит потребление. Так, обувная индустрия ежегодно создает около 24 млрд пар обуви, большая часть из которых попадает на свалки. А срок разложения резины, например, может затянуться до 500 лет, поэтому ученые ищут способы, как ускорить этот процесс и сделать его менее токсичным.
Парижская компания MoEa создает экологичные кроссовки, которые соответствуют современной моде и комфорту, но не приносят вреда природе и животным. Бренд заявляет, что при производстве их кроссовок выделяется меньше углерода, чем при изготовлении среднестатистической пары обуви, потому что они используют биоматериалы. Специалисты подсчитали, что при производстве одних кроссовок MoEa в среднем образуется 6,4 кг выбросов CO2, что на 79% меньше, чем выделяется при создании кожаных кроссовок (30,1 кг CO2).
MoEa перерабатывает и окрашивает отходы фруктов и растений, чтобы получить материал, пригодный для изготовления обуви (похожий на кожу). Биомасса смешивается со стабилизаторами (органический хлопок, биополиуретан или переработанный пластик) в зависимости от каждого растения. Например, есть кроссовки из отходов яблочной кожуры, ананасовых листьев, виноградной кожицы, мексиканского кактуса и несъедобной кукурузы.
Подошву обуви MoEa делают из каучука и переработанных материалов (60% и 40% соответственно), и прикрепляют ее к корпусу обуви клеем на водной основе. Стельки производятся из древесного волокна, а основной состав подкладки – это бамбук. В общем, все продумано до мелочей. И кроссовки действительно выглядят круто!
2. Новые человеческие зубы – в лаборатории
Ученым удалось впервые в истории создать человеческие зубы в лабораторных условиях. Это сделали исследователи из стоматологической школы университета Тафтса в Бостоне (Tufts University School of Dental Medicine (TUSDM)) в конце 2024 года. Они соединили клетки пульпы (мягкая ткань, находящаяся внутри зуба и содержащая сосуды и нервные окончания) зубов человека с эпителиальными клетками из непрорезавшихся зубов свиней. Затем эти клетки поместили в специальные каркасы, состоящие из частей свиных зубов. На протяжении нескольких недель клетки размножались в лаборатории. После этого ученые вставили их в челюсти свиней, и через 2 месяца удалили, чтобы проанализировать развитие. Оказалось, что зубы начали расти как обычные человеческие, в том числе появились слои цемента и дентина.
Профессоры очень воодушевлены результатом и надеются, что впоследствии у них получится создать биологическую альтернативу титановым имплантам.
3. Еда из пробирки
Ученые считают, что искусственное мясо – это экологичная еда будущего. Как его делают? Сразу стоит сказать, что искусственное и вегетарианское «мясо», которое изготавливается из растительного белка, – это разные вещи. Мясо из пробирки выращивают в лабораториях из стволовых клеток, взятых из мышц животных, и белка. Начальные клетки от животных берут только один раз, потом они не нужны, поскольку клетки имеют способность размножаться. Правда, пока лабораторное мясо больше напоминает фарш, а не цельный кусок, так как процесс выращивания – очень сложный.
Создание и распространение культивируемого мяса может сильно сократить потребление природных ресурсов и эксплуатацию животных. В 2020 году Сингапур стал первым государством в мире, которое разрешило продавать мясо из пробирки. За Сингапуром последовали США, которые в 2022 году дали зеленый свет компании Upside Foods на выращивание мяса из клеток цыплят в лабораториях. Также производством «экологичного» мяса занимаются в Израиле, Китае и ЕС. Нидерланды, кстати, стали первой европейской страной в Европе, запустившей промышленное производство искусственного мяса. Эту продукцию начали экспортировать в другие страны Евросоюза – Германию, Данию, Финляндию, которые после этого стали инвестировать в клеточное сельское хозяйство. Традиционному сельскому хозяйству придется как-то адаптироваться к сегодняшней реальности и постоянным изменениям, ведь, кроме развития технологии создания биомяса, сам продукт становится доступнее для людей.
Так, первый бургер из лабораторного мяса появился в 2013 году, но за космическую стоимость в $325 000. Его создал Марк Пост, исследователь из Маастрихтского университета в Нидерландах. Но теперь цена подобного бургера составляет чуть больше $11, а стоимость килограмма искусственного мяса доходит до $80. Аналитики консалтинговой компании AT Kearney считают, что через пару десятилетий около 35% всего рынка займет именно культивируемое мясо.
Конечно, у пробирочного мяса еще много недостатков (отличается по вкусу от настоящего, дорогое, неизвестное влияние на здоровье, его производство может навредить климату), которые нужно учитывать и как-то их устранять. Но сама технология – любопытная и многообещающая.
Помимо мяса, в лабораториях начнут создавать альтернативный сахар, а именно белок браззеин. Вообще, он содержится в некоторой части африканских фруктов, но добывать его из растений нецелесообразно и невыгодно, потому что его там очень мало. По этой причине ученые решили, что браззеин можно воссоздать в лаборатории и использовать как полезную замену сахару (он не вызывает инсулиновых скачков). Для достижения сладкого вкуса этого белка необходимо совсем немного, поскольку 1 грамм браззеина эквивалентен 2 кг сахара.
Технологию получения сладкого белка разработала российская компания ЭФКО. Фирма прошла сертификацию в ОАЭ и странах Евразийского экономического союза. В Эмиратах и в Белгородской области строятся биотехнологические комплексы для производства браззеина. Совсем скоро на полках магазинов могут появиться сладкие продукты (мороженое, газировка, конфеты) с его содержанием.
4. Клетки-киллеры для борьбы с раком
В начале этого года в Беларуси впервые зарегистрировали биомедицинский продукт на основе киллерных клеток человека для лечения рака. Его создали ученые из РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии. Смысл технологии в том, чтобы для борьбы с болезнью запустить иммунные ресурсы организма.
Клетки-киллеры выращивают в лабораторных условиях (в ламинарных боксах и СО2-инкубаторах). Для достижения необходимого количества они там находятся в течение одной-двух недель, а потом вводятся больным онкологией. Этот метод лечения более мягкий по сравнению с химиотерапией, и, по рассказам врачей, достаточно эффективный. Но процесс выращивания естественных киллерных клеток – очень трудоемкий, поэтому в мире пока проводятся единичные испытания. То, что в Беларуси запатентовали эту технологию, дает возможность специалистам создавать больше клеточного продукта и применять его при лечении разных форм онкологий.
5. ПАВы для очистки почв от нефти
Ученые Казанского федерального университета создали новую технологию для избавления от нефтяных загрязнений на основе биосурфактантов (ПАВы микробного происхождения). В чем ее цимус? В почве содержится какое-то число бактерий Nocardiopsis, которые выделяют ПАВы и тем самым разрушают нефть, но с помощью биосурфактантов можно облегчить их «работу». Так, специалисты, внося в почву уже готовые ПАВы, заставляют нефть эмульгировать и распадаться на мелкие частицы. В таком виде бактериям легче ее перерабатывать.
Экспериментально подтверждено, что обработка загрязненного грунта 1%-ным раствором биосурфактантов, которые выработали Nocardiopsis, обеспечивает снижение концентрации нефтепродуктов на 35%. Важным преимуществом технологии является использование сельскохозяйственных и пищевых отходов в качестве субстрата для микроорганизмов.
В целом биотехнологии трансформируют и медицину, и промышленность, и сельское хозяйство, позволяя в первую очередь облегчить человеческую жизнь и увеличить ее продолжительность, а также сократить экологический след от перепроизводства и сократить затраты на многие процессы.
Фото: moea.io и MIT Technology Review.
Меню 
Знания 
События 
Новости 
Курсы валют