Учёные Новосибирского государственного технического университета, Сибирского государственного университета инженерии и биотехнологий и Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН разработали гидрогель на основе молекул крахмала для доставки пробиотиков в кишечник телят. Гидрогель изготавливают в виде таблетки: при попадании в кишечник она разбухает и медленно высвобождает полезные микроорганизмы. Животноводческие фермы несут убытки из-за желудочно-кишечных заболеваний скота, особенно уязвимы телята в первые месяцы жизни, когда микрофлора кишечника только формируется. Антибиотики разрушают полезную микрофлору и способствуют появлению устойчивых бактерий, поэтому пробиотики — более безопасная альтернатива, однако они проходят через агрессивную кислую среду желудка и не всегда закрепляются в кишечнике. Результаты, поддержанные грантом РНФ, опубликованы в журнале Dairy.
Авторы химически модифицировали обычный картофельный крахмал, присоединив к нему фосфатные группы, которые позволили ему хорошо впитывать воду и при увлажнении превращаться в гель. Затем модифицированный крахмал смешали с пищевым агаром и суспензией сенной палочки Bacillus subtilis — распространённого в животноводстве пробиотика — и высушили, получив таблетки, каждая из которых содержала около восьми миллиардов бактериальных клеток. Проверка в растворах с разной кислотностью показала, что в кислой среде желудка крахмальная матрица почти не выпускает бактерии, надёжно удерживая их внутри, а в нейтральной, характерной для кишечника, медленно их высвобождает.
Разработку протестировали на 20 телятах с признаками неинфекционной диареи, разделив их на три группы: контрольную, получавшую пробиотик в виде суспензии и получавшую гидрогелевые таблетки. К концу эксперимента у телят из двух групп с пробиотиком заметно улучшилась консистенция фекалий по сравнению с контрольными животными, а в фекалиях уменьшилось количество болезнетворного грибка кандиды. При этом гидрогелевый носитель обеспечил более длительное сохранение бактерий: спустя две недели у животных, получивших гидрогель, в кишечнике осталось на 73% больше сенной палочки, чем у телят, получивших суспензию. Разработка поможет повысить эффективность пробиотиков в животноводстве и поддерживать здоровье крупного рогатого скота.
Изображение: формованная таблетка из крахмала и агара в чашке Петри Крахмал. Источник: Александр Самохин / из личного архива
