Билет 2

1, Новейшая биотехнология (биоинженерия) – это наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически модифицированных растений, животных и микроорганизмов в целях интенсификации производства и получения новых продуктов различного назначения. Основная цель и задачи биотехнологии направлены на разработку методов и приемов, позволяющих получить биологически активные соединения (ферменты, гормоны, аминокислоты,

вакцины, лекарственные препараты), а также конструирование молекулы новых веществ и создание форм организмов, отсутствующих в природе (химерные гибридные молекулы, химерные животные и растительные ткани и организмы).Потребность России в фармпрепаратах на 60% удовлетворяется за счет импорта. Препараты, полученные с помощью генной инженерии, клеточных технологий и другими методами современной биотехнологии, составляют около 20% от объема импорта фармацевтической продукции в РФ. Основной объем таких препаратов составляют рекомбинантные инсулины. На долю отечественных производителей биотехнологической продукции, полученной методами генетической и клеточной инженерии, приходится не более 10% рынка. Российские компании производят старые, традиционные, простые препараты. Эти лекарства были популярны еще в советское время и приобрели определенный рынок потребителей. Их покупают по инерции или из-за отсутствия денег. Препараты!Антибиотики. Гормоны. Интерфероны, интерлейкины, факторы крови Моноклокальные антитела и ДНК-или РНК-пробы Рекомбинантные вакцины и вакцины-антигены. Ферменты медицинского назначения.

2, Сублимационная сушка Современные методы высушивания  термолабильных материалов основаны на принципе сублимации льда в вакууме. Это явление испарения твердого тела без плавления носит название сублимации или возгонки Сублимационная сушка заключается в удалении влаги из продуктов путем их замораживания и последующего перехода льда, образовавшегося в продукте, в пар при нагревании  под вакуумом, минуя жидкую фазу,. При сублимационной сушке влага перемещается в продукте в виде пара, не захватывая с собой частицы экстрактивных веществ.При высушивании сублимацией коллоидных веществ их физическая структура подвергается минимальным изменениям: замораживанием фиксируется «скелет» системы, пространственное расположение которого сохраняется и после высушивания, препараты превращаются   в сухую губку (аэрогель). Возможность денатурирования биологически активных веществ сводится к минимуму благодаря тому, что замораживание блокирует растворенные вещества, в результате чего прекращается их воэдействие на лабильные компоненты препарата Все биологические материалы, подвергаемые сублимационной сушке, имеют различную влажность, поэтому они обладают и различными тройными  эвтектическими точками, при которых возможно равновесие льда, жидкой фазы и пара. Поэтому для различных объектов экспериментально определяются зоны эвтектики и скорость замораживания. Процесс сублимации происходит при значениях давления паров над поверхностью высушиваемого препарата и температуры ниже тройной точки фазового равновесия воды.Обычно при сублимационной сушке остаточное давление бывает 13,3-133,3 Па и температура высушиваемого продукта в начале сушки составляет минус (20—30)ºС.Процесс высушивания продуктов в сублимационной сушилке включает три стадии: замораживание осадка, возгонка льда и  удаление остаточной влаги. В первый период удаляется 12-18 % общего содержания влаги в продукте, во второй — 50-65 % и в последний — при температуре 30-32 ºС удаляется остальная влага до равновесной, влажность готового продукта — не более 8 %. При высушивании в сублимационных сушилках потери биологической активности препаратов незначительны.

Существует разные подходы к сохранению культур:

- криосохранение,

- замедление роста,

- сушка (распылительная и лиофильная) – для клеток микроорганизмов.

Криосохранение - замораживание при сверхнизких температурах. Обычно его проводят в жидком азоте, при температуре -196^oC. Успех низкотемпературной консервации зависит от ряда факторов:

- вид и тип клеток,

- их концентрация в суспензии,

- состав среды для консервирования,

- вид и концентрация криопротектора,

- режим охлаждения и отогрева,

- способ реабилитации клеток после отогрева.

Существенную роль в успешном замораживании клеток играет их морфофизиологическое состояние: клетки, находящиеся в стационарной фазе роста, менее устойчивы к повреждающему действию низкотемпературной консервации, чем клетки, находящиеся в экспоненциальной фазе роста. Клетки для замораживания отбирают в середине экспоненциальной фазы ростовой кривой.

Немаловажное значение имеет и плотность замораживаемой суспензии. Оптимальные результаты по восстановлению клеток были получены при замораживании клеточной суспензии плотностью 1*10⁵ - 5*10⁶ клеток в 1 мл. Процесс замораживания растительных клеток от животных отличает, в основном, наличие этапа предварительного культивирования.

Криопротекторы - вещества, позволяющие снизить повреждающее действие физико-химических факторов при криоконсервировании. К ним относятся сахароза, декстран, этиленгликоль, поливинилпирролидон, диметилсульфоксид (ДМСО), глицеринПрограммы охлаждения могут быть различными, но для всех них характерна медленная скорость охлаждения. При замораживании происходит образование льда внутри и снаружи клеток. При медленном охлаждении происходит образование внеклеточного льда, приводящее к обезвоживанию клетки до того, как будет достигнута точка замерзания цитоплазмы. При быстром охлаждении клетки быстрее замораживаются изнутри, медленнее обезвоживаются, что приводит к образованию кристаллов льда внутри клетки. В этом случае клетки повреждаются. Обычно охлаждение проводят в два этапа:

Замораживание клеток: а) быстрое, б) медленное, поэтапное

1-й этап: от +20 до -28^oC со скоростью 1 градус в минуту (для растительных клеток скорость замораживания 0,5 градуса в минуту до -35^оС), выдерживают при этой температуре 15 минут. 2-ой этап: погружение в жидкий азот (мгновенное охлаждение до - 196^oC).

Замораживание производят в специальных аппаратах. При их отсутствии - на спиртовой бане (0,5 - 1 литр спирта наливают в термос с металлической колбой, погружают в него ампулы на 15 минут и добавляют при помешивании жидкий азот или сухой лед; доводят температуру до -32^oC  (температура должна быть не выше -28 и не ниже -32^оС). Далее переносят ампулы в жидкий азот.