Во время пандемии коронавируса COVID-19 резко возрос спрос на средства для дезинфекции поверхностей, хотя и раньше эта отрасль могла похвалиться рекордными продажами. Однако у синтетических дезинфицирующих средств появляются мощные натуральные конкуренты, симпатии к которым у потребителей могут быть выше, чем к синтетике. Герои дня – пшеничная солома, овсяная шелуха и березовая щепа.
Исследования ученых Центра нанотехнологий Университета Ювяскюля (Финляндия) показали, что лигнин, полифенол, важный для структуры растений, обладает высокой активностью против вирусов и бактерий и имеет все шансы стать перспективной экологичной альтернативой синтетическим веществам для дезинфекции поверхностей.
Результаты исследования опубликованы в International Journal of Biological Macromolecules, а само исследование проводилось в сотрудничестве с компаниями Spinnova Oy и CH Bioforce.
В исследовании Университета Ювяскюля использовался простой метод экстракции на водной основе, при котором лигнин высокой чистоты был выделен из берёзовой щепы, пшеничной соломы и овсяной шелухи. Этот метод позволяет поддерживать высокое общее содержание фенолов в продуктах и эффективно удалять примеси углеводов.
«Мы обнаружили, что эти образцы лигнина на водной основе продемонстрировали сильную противовирусную эффективность против безоболочечных энтеровирусов, а также хорошую активность против оболочечных коронавирусов и исследованных бактерий», - говорит профессор клеточной и молекулярной биологии Варпу Марьомяки из Университета Ювяскюля.
Помимо тестирования человеческого сезонного коронавируса (HCoV-OC43) в лаборатории биологической безопасности уровня 2 (BSL-2), исследовательская группа оценила эффективность против SARS-CoV-2 в лаборатории BSL-3 в Ювяскюля.
«Результаты показали, что лигнины проявляют гораздо более высокую противовирусную эффективность против SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, по сравнению с HCoV-OC43, вызывающим простуду. Более того, лигнины оказывают ингибирующее действие на золотистый стафилококк и кишечную палочку», - объясняет докторант Цзюнь Лю из Университета Ювяскюля.
Используя ряд классических и разработанных компаниями биохимических и визуализационных методов, исследовательская группа смогла изучить основные механизмы.
«Результаты показали, что лигнины инактивируют энтеровирусы, стабилизируя и агрегируя вирусные частицы, тем самым уменьшая их проникновение в клетки-хозяева и предотвращая высвобождение инфекционного РНК-генома в клетках», - говорит Марьомяки.
Просвечивающая электронная микроскопия и конфокальная микроскопия показали, что растворы лигнина нарушают структурную целостность частиц коронавируса, тем самым снижая их способность связываться с клетками хозяина и инфицировать их. Электронная микроскопия также выявила выраженное воздействие на мембрану бактериальной клетки и агрегацию внутренних компонентов бактерий. Профессор клеточной и молекулярной биологии Лотта-Риина Сундберг считает, что это свидетельствует о проникновении активных химических групп в клетки, что в конечном итоге приводит к дисфункции бактерий.
«Исследования показывают, что лигнин может стать экологически чистой альтернативой синтетическим антимикробным веществам. Его можно использовать в покрытиях, упаковке и дезинфицирующих средствах более безопасным и экологичным способом», заключил Сандберг.
Таким образом, производители пшеницы и овса получают возможность превратить сельскохозяйственные отходы в источник постоянной прибыли и заодно защитить здоровье людей.
Источник: University of Jyväskylä. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2025.145736