Лигнин из древесных отходов эффективен против вирусов и бактерий
Исследование из Нанонаучного центра Университета Йювяскюля (Финляндия) показало, что лигнин — полифенол, важный для структуры растений, обладает противомикробной активностью против вирусов и бактерий. Результаты подчеркивают, что лигнин, являющийся важным побочным продуктом лесной промышленности, имеет потенциал в качестве многообещающей экологичной альтернативы синтетическим противомикробным агентам для покрытий, упаковочных материалов или дезинфицирующих средств для поверхностей.
Исследование опубликовано в International Journal of Biological Macromolecules и проведено в сотрудничестве с Spinnova Oy и CH Bioforce.
В работе использовался простой водный метод экстракции, позволивший выделить лигнин высокой чистоты из березовой щепы, соломы пшеницы и овсяной шелухи. Метод сохраняет высокое общее содержание фенолов и эффективно удаляет углеводные примеси.
«Мы выявили, что эти водные образцы лигнина демонстрируют сильную противовирусную эффективность против безоболочечных энтеровирусов, а также хорошую активность против оболочечных коронавирусов и тестируемых бактерий», — говорит профессор клеточной и молекулярной биологии Варпу Марьёмяки.
Помимо тестирования на сезонный коронавирус человека (HCoV-OC43) в лаборатории уровня биобезопасности 2 (BSL-2), команда оценила эффективность против SARS-CoV-2 в лаборатории BSL-3 в Йювяскюля.
«Результаты показали, что лигнины проявляют гораздо более сильную противовирусную эффективность против SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, по сравнению с HCoV-OC43, вызывающим простуду. Кроме того, лигнины оказывали ингибирующее действие на Staphylococcus aureus и Escherichia coli», — объясняет докторант Цзюнь Лю.
Экологичная защита от микробов
Используя ряд классических и собственных биохимических и визуализационных методов, команда исследовала механизмы противомикробного действия.
«Результаты показали, что лигнины инактивируют энтеровирусы, стабилизируя и агрегируя вирусные частицы, тем самым снижая их проникновение в клетки-хозяева, а также предотвращая высвобождение инфекционной РНК-геномы в клетках», — говорит Марьёмяки.
Напротив, просвечивающая электронная и конфокальная микроскопия показали, что растворы лигнина нарушают структурную целостность частиц коронавируса, снижая их способность связываться с клетками-хозяевами и инфицировать их. Электронная микроскопия также выявила явное воздействие на бактериальную клеточную мембрану и агрегацию внутренних материалов бактерий. Профессор клеточной и молекулярной биологии Лотта-Рийна Сундберг говорит, что это предполагает проникновение активных химических групп в клетки, что в конечном итоге приводит к дисфункции бактерий.
«Исследование показывает, что лигнин может быть экологически чистой альтернативой синтетическим репеллентам для микробов. Его можно использовать в покрытиях, упаковке и дезинфицирующих продуктах более безопасным и устойчивым способом», — говорит Сундберг.