Лаборатория синтеза микро- и наноструктур: достижения и перспективы

Лаборатория синтеза микро- и наноструктур: достижения и перспективы

Лаборатория синтеза микро- и наноструктур была создана при кафедре технологии пищевых продуктов и товароведения инженерно-технологического факультета Регионального открытого социального института (РОСИ). Основное направление деятельности лаборатории — разработка методов синтеза и создание наноингредиентов на основе различных компонентов, включая витамины, антиоксиданты, адаптогены и другие биологически активные вещества.

Уникальные разработки и патенты

На сегодняшний день лаборатория является обладателем более 300 патентов, подтверждающих авторство в области нанокапсулирования различных веществ. Эти патенты охватывают широкий спектр технологий, включая инкапсуляцию витаминов, микро- и макроэлементов, антиоксидантов, адаптогенов, лекарственных препаратов, а также добавок для сельского хозяйства и ветеринарии.Среди полученных микрокапсул можно выделить:

• Витамины: A, B, C, D, E, K, PP.
• Микро- и макроэлементы: Zn, Se, Mg, S, Ca, KJ.
• Оксиды и соли: La, Ce, Sr, Ti, Al, Cu(I), Cu(II), Mn, Ni, Co.
• Антиоксиданты: экстракты зеленого чая, розмарина, кверцетина, дигидрокверцетина, шиповника и шпината.
• Адаптогены: лимонник китайский, элеутерококк, родиола розовая, женьшень.
• Лекарственные препараты: антибиотики (цефалоспорины, пенициллины), экстракты растений с седативным или кардиотоническим действием.
• Добавки для кормов животных: спирулина и хлорелла.

Размер нанокапсул варьируется от 40 до 400 нм. Это позволяет обеспечить высокую биодоступность активных веществ и их адресную доставку в организм.

Преимущества нанокапсулирования

Технология нанокапсулирования открывает новые возможности для повышения эффективности использования биологически активных веществ. Среди ключевых преимуществ:

1. Адресная доставка: Нанокапсулы защищают активные вещества от разрушения в кислой среде желудка и обеспечивают их высвобождение в нужном отделе пищеварительного тракта.
2. Повышенная биодоступность: Биологическая доступность инкапсулированных веществ увеличивается в десятки раз по сравнению с традиционными формами.
3. Пролонгированное действие: Благодаря многослойным оболочкам достигается длительное высвобождение активных веществ.
4. Снижение расхода сырья: Использование нанокапсул позволяет сократить количество вводимых витаминов или минералов без потери эффективности.
5. Улучшение органолептических свойств: Нанокапсулирование маскирует вкус и запах добавляемых ингредиентов.

Области применения

Разработки лаборатории находят применение в различных отраслях:

• Пищевая промышленность: обогащение продуктов питания витаминами и микроэлементами (хлебобулочные изделия, кисломолочные продукты).
• Фармацевтика: создание лекарственных форм с контролируемым высвобождением активных веществ.
• Сельское хозяйство: производство наноудобрений для повышения урожайности культур.
• Косметология: разработка средств с антиоксидантами для ухода за кожей.
• Ветеринария: добавки для кормов животных с целью улучшения их здоровья.

Прорывные технологии в сельском хозяйстве

Особое внимание уделяется разработке наноудобрений под брендом «Агро-Н». Эти удобрения обеспечивают 100% усвояемость питательных веществ растениями благодаря нанокапсулированию. Это позволяет сократить объем внесения действующего вещества удобрений до 30-50 % от стандартной дозы без потери эффективности. 

Кроме того:

• Удобрения повышают устойчивость растений к стрессам (засуха, заморозки).
• Снижают загрязнение почвы и водоемов из-за минимального вымывания питательных веществ.
• Увеличивают срок плодоношения сельскохозяйственных культур.

Исследования и результаты

Полевые испытания показали впечатляющие результаты применения
наноудобрений:

• Снижение количества внесения действующего вещества удобрения на 50%.
• Отсутствие влияния на полезную микробиоту почвы.
• Обычное удобрение губит ее на 60%.
• Увеличение урожайности до 15%.

Научная гипотеза: Влияние наноструктур на микробиоту почвы

Обычные минеральные удобрения негативно влияют на микробиологичекий состав почвы. От остатков удобрений, не востребованных растениями, гибнет до 60% полезной микробиоты. Одной из перспективных научных гипотез является предположение о том, что применение наноудобрений способствует изменению микробиологического состава почвы. Во-первых, нанокапсулированные удобрения усваиваются на 100%, в силу чего не оказывают ингибирующего (угнетающего) влияния на полезные бактерии и насекомых. Во-вторых, оболочка наноудобрений состоит из природных полисахаридов, которые являются питательной средой для полезных микроорганизмов, поэтому она стимулирует их рост. Бактерии рода играют ключевую роль в разложении органических веществ и повышении доступности питательных элементов для растений, тем самым восстанавливая механизмы формирования естественного плодородия почвы. Это взаимодействие создает синергетический эффект — растения получают больше питательных веществ при меньшем объеме внесения удобрений. Данная гипотеза получила полное подтверждение в ходе полевых испытаний в Курской области. В дальнейшем планируется проведение дополнительных исследований с акцентом на изучение влияния наноудобрений на микробиоту различных типов почв в разных природно-
климатических условиях.

Перспективы развития Лаборатория «Синтез микро- и наноструктур» 

Лаборатория «Синтез микро- и наноструктур» продолжает активно развивать свои технологии. В ближайшие годы планируется:

1. Расширение ассортимента продуктов для сельского хозяйства, пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.
   
2. Углубленное изучение экологической безопасности наноматериалов.

Эти шаги позволят не только укрепить позиции лаборатории на российском рынке инновационных технологий, но и внести значительный вклад в развитие устойчивого сельского хозяйства.

Заключение

Лаборатория синтеза микро- и наноструктур РОСИ является лидером в области разработки инновационных решений для различных отраслей. Ее достижения подтверждают важность применения нанотехнологий для повышения эффективности производства и улучшения качества продукции. Внедрение таких технологий открывает новые горизонты для науки и промышленности России.