Development of biomedical technologies through the rational use of arctic bioresources

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Background. Modern meat production is faced with an acute problem of rational use of by-products and waste, the volume of which is up to 40 %. In these conditions, it is extremely necessary to develop complex processing of by-products for the production of food, medicines, feed and technical goods, which will increase the economic efficiency of the industry and ensure the food and pharmaceutical security of the country. Based on the enormous need for new materials in military field and civilian medicine, non-food byproducts of meat production are promising sources of biopolymers, the isolation of which will allow the creation of new compositions with desired properties for various applications. The purpose of the study is to develope new approaches to the rational use of biological resources of the Arctic region for the production of materials based on polymer proteins of the connective tissue of reindeer. Material and methods. Development of new approaches to the rational use of bioresources of the Arctic region to obtain materials based on polymeric proteins of reindeer connective tissue. Results. Biomaterials based on collagen and elastin with preserved natural structures were obtained. Histological examination and scanning electron microscopy of the obtained materials showed the absence of any cellular elements and interstitial substance. Conclusion. New developments in the complete processing of by-products of meat production in order to obtain materials based on animal proteins can make a great contribution not only to the economic sector, but also have a significant impact on the development of medicine. The technologies proposed in this work make it possible to obtain biomaterials based on collagen and elastin with reduced antigenic properties, the use of which is aimed at accelerating reparative processes.

Sobre autores

Nikita Shutskiy

Northern State Medical University; Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov

Autor responsável pela correspondência
Email: nikitashutskijj@rambler.ru

Candidate of biological sciences, associate professor of the sub-department of histology, cytology and embryology; associate professor of the sub department of biology, ecology, and biotechnology

(51 Troitskiy avenue, Arkhangelsk, Russia);(17 Severnoy Dviny embankment, Arkhangelsk, Russia)

Sergey Kashutin

Northern State Medical University

Email: sergeycash@yandex.ru

Doctor of medical sciences, associate professor, head of the sub-departmen of skin and venereal diseases

(51 Troitskiy avenue, Arkhangelsk, Russia)

Nikolay Felenko

Northern State Medical University

Email: nikolaifelenko@yandex.ru

Assistant of the sub-department of surgery

(51 Troitskiy avenue, Arkhangelsk, Russia)

Elena Kubasova

Northern State Medical University

Email: lapkino2001@mail.ru

Candidate of biological sciences, dean of the faculty of farmacy

(51 Troitskiy avenue, Arkhangelsk, Russia)

Denis Mizgirev

Northern State Medical University

Email: denimsur@rambler.ru

Doctor of medical sciences, professor of the sub-department of surgery

(51 Troitskiy avenue, Arkhangelsk, Russia)

Oleg Kalmin

Medical Institute, Penza State University

Email: ovkalmin@gmail.com

Doctor of medical sciences, professor, head of the sub-department of human anatomy

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Bibliografia

  1. Patshina M.V., Voroshilin R.A., Osintsev A.M. Analysis of the global biomaterials market to determine the potential of animal-based raw materials. Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv = Equipment and technology for food production. 2021;51(2):270–289. (In Russ.). doi: 10.21603/2074-9414-2021-2-270-289
  2. Sayeed R., Tiwari P. Wealth from meat industry by-products and waste: a review. Sustainable Food Waste Management: Concepts and Innovations. 2020:191–208. doi: 10.1007/978-981-15-8967-6_11
  3. Said M.I. Characteristics of by-product and animal waste: a review. Large Animal Review. 2019;25(6):243‒250.
  4. Piercy E., Verstraete W., Ellis P.R. et al. A sustainable waste-to-protein system to maximise waste resource utilisation for developing food-and feed-grade protein solutions. Green Chemistry. 2023;25(3):808–832. doi: 10.1039/D2GC03095K
  5. Shalavina E.V., Vasil'ev E.V. Improving environmental safety by developing technological regulations for the processing and use of livestock by-products. AgroEkoInzheneriya = AgroEcoEngineering. 2023;(1):141–154. (In Russ.). doi: 10.24412/2713- 2641-2023-1114-141-154
  6. Semenova A. Deep processing technologies as an import substitution strategy. Myasnaya sfera = Meat sphere. 2016;(1):48–49. (In Russ.)
  7. Patshina M.V., Voroshilin R.A., Osintsev A.M. Global biomaterials market: potential opportunities for raw materials of animal origin. Food processing: techniques and technology. 2021;51(2):270–289. doi: 10.21603/2074-9414-2021-2-270-289
  8. Petrunina I.V., Gorbunova N.A. Systematic measures to reduce greenhouse gas emissions in livestock farms. Pishchevye Sistemy = Food systems. 2022;5(3):202–211. (In Russ.). doi: 10.21323/2618-9771-2022-5-3-202-211
  9. Borisova O.V. Innovative strategies for the development of the leather industry in the Altai Territory using local agricultural raw materials. Vestnik altayskoy nauki = Bulletin of Altai science. 2012;(3-2):89–93. (In Russ.)
  10. Plannthin D.K. Animal ethics and welfare in the fashion and lifestyle industries. Green Fashion. 2016;2:49–122. doi: 10.1007/978-981-10-0245-8_3
  11. Bayón B., Berti I.R., Gagneten A.M. et al. Biopolymers from wastes to high-value products in biomedicine. Waste to wealth. 2018:1–44. doi: 10.1007/978-981-10-7431- 8_1
  12. Wankhade V. Animal-derived biopolymers in food and biomedical technology. Biopolymer- based formulations. 2020:139–152. doi: 10.1016/B978-0-12-816897- 4.00006-0
  13. Bugarčić M., Jovanović A., Petrović J. et al. Advances in biopolymer production and applications: a comprehensive review of key biomaterials. Metallurgical and Materials Data. 2024;2(3):81–98. doi: 10.56801/MMD37
  14. Uranga J., Zarandona I., Andonegi M. et al. Biopolymers derived from marine sources for food packaging applications. Sustainable food packaging technology. 2021:35–56. doi: 10.1002/9783527820078.ch2
  15. Shavandi A., Silva T.H., Bekhit A.A. et al. Keratin: dissolution, extraction and biomedical application. Biomater. Sci. 2017;5:1699–1735. doi: 10.1039/C7BM00411G
  16. Pourjavaheri F., Ostovar Pour S., Jones O.A.H. et al. Extraction of keratin from waste chicken feathers using sodium sulfide and L-cysteine. Process Biochem. 2019;82:205– 214. doi: 10.1016/j.procbio.2019.04.010
  17. Poole A.J., Lyons R.E., Church J.S. Dissolving feather keratin using sodium sulfide for bio-polymer applications. J Polym Environ. 2011;19:995–1004. doi: 10.1007/s10924- 011-0365-6
  18. Goudarzi G., Dadashian F., Vatanara A. et al. Straightforward and highly efficient feather keratin extraction by systematic optimization of sodium sulfide treatment process. Journal of Textiles and Polymers. 2023;11(1):57–67. doi: 10.48302/jtp.2023.409717.1268Singer
  19. Singer S.J., Nicolson G.L. The Fluid Mosaic Model of the Structure of Cell Membranes. Science. 1972;175:720–731. doi: 10.1126/science.175.4023.720
  20. Franke W.W, Scheer U., Krohne G., Jarasch E.D. The nuclear envelope and the architecture of the nuclear periphery. J Cell Biol. 1981;91(3):39–50. doi: 10.1083/jcb.91.3.39s
  21. Walawalkar S., Almelkar S. Fabrication of aortic bioprosthesis by decellularization, fibrin glue coating and re-endothelization: a cell scaffold approach. Prog Biomater. 2019;8(3):197–210. doi: 10.1007/s40204-019-00122-2
  22. Chernukha I., Kotenkova E., Derbeneva S. et al. Bioactive compounds of porcine hearts and aortas may improve cardiovascular disorders in humans. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021;18(14):7330. doi: 10.3390/ijerph18147330

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».