3

декабря

2025 год

Для чего и как ученые СурГУ создают микрокапсулы из северных растений

Исследователь Юлия Петрова надеется, что их разработка выйдет на всероссийский и мировой уровень.

Дикорастущие ягоды и лекарственные травы Югры давно являются частью лечебной традиции, однако их реальный потенциал до сих пор раскрыт не полностью. Несмотря на широкий спектр полезных свойств – от снижения жара до укрепления иммунитета – научных данных о составе этих растений все еще недостаточно. Между тем именно они могут стать ценным сырьем для получения эффективных природных биологически активных компонентов. Исследователи Сургута решили восполнить этот пробел и изучить, какие активные соединения скрывает в себе северная флора и как их можно использовать в современных реалиях.

Везде найдет свое место

Разработка технологий микрокапсулирования – это современный способ «упаковать» чувствительные вещества в защитную оболочку. В такой форме биологически активные компоненты легче вводить в состав продуктов и лекарственных форм, они меньше разрушаются и дольше сохраняют свои свойства.

– 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, – объяснила директор Института естественных и технических наук СурГУ Юлия Петрова.

Так, исследования ученых в этой области помогают фармакологам создавать новые лекарственные формы, которые будут действовать точечно и безопасно. Микрокапсулы открывают перед медиками возможность «адресной» доставки лекарственных веществ внутрь организма пациента. Их маленький размер позволяет активным компонентам начать раскрываться в строго определенном органе, именно там, где это действительно нужно. Не менее перспективна данная технология и для производства продуктов питания.

Активные вещества ученые заключают в микрокапсулы на компактной установке

– 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, – отмечает Юлия Юрьевна.

Интерес к технологиям микрокапсулирования сегодня настолько высок, что исследования в этой области получают серьезную поддержку на региональном и федеральном уровне. Исследование ученых СурГУ реализуется в рамках госзадания и получает финансирование от правительства Югры. Кроме того, работа ведется при поддержке Российского научного фонда.

Замок и его драгоценность

Исследователи Сургута создают микрокапсулы нового поколения, опираясь на богатство местной флоры и современные инженерные решения. В основе их разработки – экстракты и биологически активные вещества дикорастущих ягод и лекарственных растений Севера и Югры, таких как княженика арктическая, клюква, брусника, черника, курильский чай, душица и другие. Особое внимание ученые уделяют тимьяну – растению, давно известному своими ярко выраженными лечебными свойствами. Оно богато компонентами с противовоспалительными и антибактериальными свойствами, например тимолом и карвакролом.

– Чтобы добиться стабильности составов, наша 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, – отметила Юлия Юрьевна.

Но растительные экстракты – лишь половина инновационной технологии. Чтобы превратить активные вещества в микрокапсулы, необходимы специальные устройства – микрофлюидные чипы (миниатюрные устройства, предназначенные для управления и обработки жидкостей в микромасштабе – прим. автора). Их разработкой занимается младший научный сотрудник Научно-образовательного центра Института естественных и технических наук СурГУ Александр Ашихмин.

Молодой специалист Александр Ашихмин хочет сделать жизнь россиян лучше

– 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, – пояснил исследователь.

За гранью привычных схем

Заключают активные вещества в микрокапсулы сургутяне не на громоздких производственных линиях, а на компактной микрофлюидной установке, которая размещается на антивибрационном столе. В приборе готовый продукт формируется буквально на глазах – через микроскоп и систему тонких каналов. Важнейшая часть установки – контроллер давления, позволяющий точно регулировать поток жидкостей.

– 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, – поделился Александр Ашихмин.

Разрушение микрокапсул также контролируемо и основано на химических процессах. Готовый продукт разрушается в кислой среде. Ученые СурГУ используют для таких целей соли лимонной кислоты, например цитрат калия, который нарушает структуру геля, и активное вещество выходит наружу.

Отметим, что одно из главных преимуществ разработанного нашими исследователями метода – точность и возможность миниатюризации. Такая система не требует больших площадей и может быть легко тиражирована.

– Процесс микрокапсулирования достаточно известен, но он протекает чаще всего в больших промышленных установках. Они очень дорогие, производятся за рубежом и используются в фармацевтической отрасли. Новизна нашего метода заключается именно в применении микрофлюидных чипов. Они позволяют получать капсулы, одинаковые по размеру и форме, на установке значительно меньшего размера. В будущем, мы надеемся, такой подход будет доступен для широкого применения, – объяснила Юлия Петрова.

Рынок дает зеленый свет

Несмотря на то, что разработка микрокапсул с комплексом биологически активных веществ северных растений с помощью микрофлюидных технологий еще в самом разгаре, она уже становится предметом интереса для потенциальных партнеров. Запрос на технологию исследователей СурГУ, например, озвучили некоторые промышленные парки Югры. Но амбиции научной команды гораздо шире. Ученые рассчитывают, что их методика микрокапсулирования позволит им выйти на всероссийский и мировой уровень.

– 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 директор Института естественных и технических наук СурГУ Юлия Петрова.

Перспективы сотрудничества выходят и за рамки страны. Так, Китай на данный момент считается одним из лидеров в области микрокапсулирования, однако и там используются другие технологические подходы. Применение микрофлюидных чипов для них тоже в новинку.

– В 2025 году мы с Александром участвовали в VI российско-китайской конференции Ассоциации технических университетов России и Китая (АТУРК) по инновационным разработкам в области пищевой науки и оборудования, которая проходила в Санкт-Петербурге. Иностранным коллегам очень понравились предварительные результаты нашего исследования. Надеемся, что в следующем году получится организовать с ними полномасштабное сотрудничество, – отметила Юлия Юрьевна.

Методика сургутян уникальна благодаря использованию в процессе микрофлюидных чипов

Перспективы науки – в молодежи

Примечательно, что в столь тяжелом и важном исследовании участвуют немало молодых ученых. Они не побоялись груза ответственности, а уверенно откликнулись на помощь старшим коллегам. Младший научный сотрудник Александр Ашихмин выбрал такую траекторию в жизни осознанно и с большим энтузиазмом. Он признается: его исследовательский путь начался еще в детстве с банального любопытства.

– Почему молодежь занимается наукой? Наверное, потому что нам все интересно, все хочется попробовать. В исследованиях ты наблюдаешь за разными явлениями, создаешь физические и математические модели, разбираешься на практике, что с чем взаимодействует и как это контролировать. К тому же многие из нас – патриоты своей страны. Мы хотим сделать жизнь наших граждан лучше, внести вклад в развитие общества и технический прогресс, – поделился исследователь.

Опытный ученый Юлия Петрова уверена: интерес подрастающего поколения, в том числе и зуммеров, к науке вполне понятен: они тянутся к тем сферам, где можно проявить себя, экспериментировать и видеть результат труда собственными глазами. Наука – не рутинный образ жизни, а постоянное творчество и развитие: человек обучается, растет вместе с командой единомышленников.

– К тому же наша среда дает молодым специалистам то, что редко встретишь в других профессиях, – ощущение движения и незаменимости. Активным ученым никогда не грозит профессиональное выгорание. Они всегда в поиске, постоянно работают бок о бок со старшими коллегами, которые поддерживают интерес начинающих исследователей. Молодежь нельзя заставить заниматься наукой, но если им искренне понравится наше дело, они обязательно возьмут себя в руки, настроятся и выполнят задачу на все сто процентов, – отметила директор Института естественных и технических наук СурГУ.

Автор текста: Маргарита Прут
Автор фото: Ирина Швец

Источник: Сургутская трибуна