В. Макарова, «НВС»

Биотехнологии — одно из перспективных направлений научно-исследовательских работ во всем мире. В Сибирском федеральном округе это тоже приоритет. Достижения в этом направлении ученых Сибирского отделения широко известны и признаны.
В целях претворения в практику ряда фундаментальных результатов были созданы несколько научно-производственных компаний. Одна из самых успешных — ЗАО «Саяны» — специализируется на внедрении газо-вихревых биореакторов в различные отрасли биотехнологической промышленности и производстве продукции с их использованием. О достижениях своей компании рассказывает член Совета директоров Юрий Ахметович Рамазанов.

— ЗАО «Саяны» успешно работает уже 15 лет, можно подвести некоторый итог. Как вы считаете, компания нашла свою нишу?

— Пятнадцать лет — это большой срок, особенно для малых инновационных фирм, работающих в области «high-tech». Сложно не просто выжить, но и развиваться, расширять ассортимент, внедрять свои разработки в другие области.

Наша компания известна созданием биореактора с принципиально новым способом перемешивания. Он уникален, нигде в мире аналогов нет. Разработка защищена российским и международными патентами.

Процесс выращивания микробиологических объектов всегда вызывал массу проблем. Клетки или микроорганизмы нужно обеспечить питанием, кислородом, строго поддерживая необходимую температуру. При этом они не должны подвергаться никаким стрессам — механическим, тепловым или иным воздействиям. Поэтому к аппаратам для выращивания микробиологических объектов предъявляются особые требования.

Традиционные аппараты сконструированы по одному из двух принципов. Первый — механическое устройство, вращаясь в жидкости, заставляет двигаться и ее (обычно этот способ называют «ложка в стакане»). Основной недостаток такого решения — травмируемость живых объектов, низкий газовый массообмен, наличие застойных зон и зон с повышенной турбулентностью. Культивируемые клетки и микроорганизмы гибнут из-за воздействия на них возникающих возле концов лопаток перемешивающего устройства срезающих напряжений и зон локальных перегревов жидкости, при переходе механической энергии в тепловую при преодолении сил сопротивления среды. Кроме того, эти аппараты работают только при определенном заполнении, что тоже неудобно.

Есть еще барботажный способ перемешивания — это продувка газовой фазы через жидкую. Здесь тоже свои проблемы: пенообразование, слабое перемешивание жидкости, невозможность работы с вязкими средами. Главное, что всплывающие воздушные пузырьки лопаются и тем самым губят или травмируют чувствительные клетки.

Наиболее распространены биореакторы, объединяющие оба типа перемешивания, со всеми описанными выше недостатками, выраженными в большей или меньшей степени в зависимости от их конструктивного решения.

Микробные клетки могут выдерживать энергичное перемешивание и аэрацию. Животные и растительные клетки более хрупки и чувствительны к механическим воздействиям.

Наше изобретение — газо-вихревой биореактор — обеспечивает оптимальные условия для роста любых культивируемых биообъектов и биосинтеза целевого продукта. Принцип действия аппарата — создание интенсивного воздушного вихря над поверхностью жидкой среды и использование его для перемешивания жидкости. Вихрь при помощи «know how» «проецируется» в жидкость и получается перемешивание без «мешалки» в жидкости. Такой регулируемый по силе «торнадо» обеспечивает мягкое, но весьма эффективное объемное перемешивание без образования пены, гидроударов, кавитации, высокотурбулентных и застойных зон. Важно и то, что затраты энергии у нашего биореактора в 5-6 раз меньше, чем у традиционного аппарата с мешалкой.

Надо сказать, что сфера применения нашей разработки достаточно широкая и помимо биотехнологии: пищевая, химическая, фармацевтическая промышленность, сельское хозяйство и др. Аппарат универсален, он успешно работает в различных научно-прикладных программах, удачно вписался во многие производства. Во всех процессах, где есть перемешивание, можно эффективно использовать газо-вихревые биореакторы.

— Есть ли государственная программа внедрения такого важного устройства? Насколько востребована эта разработка в нашей стране?

— Потребность в вихревых биореакторах огромная, хотя на сегодняшний день госпрограммы их внедрения пока нет. Но руководство СФО, администрация Новосибирской области поддерживают нашу деятельность.

Остановлюсь только на двух серьезных проблемах, решить которые можно с помощью наших биореакторов. Первая — это вопрос обеспечения населения вакцинами и лекарственными препаратами по доступным ценам. Например, всем известно, что не хватает вакцины против клещевого энцефалита. Технология ее получения на первый взгляд проста: выращиваются клетки фибробластов эмбрионов цыплят, они заражаются энцефалитом, из зараженных клеток получают вакцину. На самом деле, процесс получается дорогостоящим из-за сложности обеспечения оптимальных условий культивирования клеток. В традиционных биореакторах этот процесс произвести невозможно из-за высокой чувствительности клеток. Обычно используют 10-литровые стеклянные бутыли — роллеры. Их наполовину заполняют культурным раствором, долго вращают в специальных аппаратах в помещении с точно заданной температурой. И никто не гарантирует стандартный результат — ведь в бутылях рост клеток неуправляемый. Требуется тестировать содержание каждого роллера, а это весьма затратно. Кроме того, нельзя забывать об опасности, бутыль может разбиться при переносе, и такие ЧП случаются.

Несколько лет назад наш биореактор был установлен на томском НПО «Вирион». Это как раз то фармпредприятие, где производят основную массу противоэнцефалитной вакцины. Лабораторные и промышленные испытания газо-вихревого биореактора объемом 300 л прошли очень успешно. Аппарат решает все проблемы выращивания особо чувствительных клеток. Сейчас несколько промышленных биореакторов поставлено на Армавирскую биофабрику, тоже для производства вакцин. Кроме производства вакцин с использованием чувствительных клеток и микроорганизмов, где газо-вихревому биореактору просто нет равных, аппарат можно использовать при выработке других лекарственных препаратов. При этом процесс становится более технологичным при значительном снижении себестоимости производимой продукции.

Характеристики газовихревых биореакторов позволяют предложить концепцию создания биофармкомбинатов нового типа. Она состоит в том, что такой биофармкомбинат состоит из двух блоков: постоянного «головного» блока с газо-вихревыми биореакторами, позволяющими культивировать практически любые типы клеток и микроорганизмов с весьма низкими затратами, и второго блока, модули которого частично изменяются в зависимости от получаемого продукта. На таком производстве возможен быстрый переход с использования одного типа штамма-продуцента на другой. Предприятие может без крупных затрат оперативно реагировать на новейшие разработки в области практической биотехнологии и заменять или расширять номенклатуру выпускаемой продукции.

Повторюсь, что потребность в этих аппаратах весьма высока в нашей стране, но большинство предприятий, выпускающих лекарственные препараты, объединены в госхолдинги, и должно быть распоряжение «сверху», чтобы оснащение стало массовым. Но московское руководство госхолдингов, определяющее закупки оборудования, несмотря на заявки низовых предприятий на поставку наших биореакторов, по известным всем причинам держит ориентацию на зарубежную продукцию.

Хочу отметить, что все эти проблемы хорошо понимает губернатор Новосибирской области В. А. Толоконский. Письмо за его подписью о необходимости внедрения газо-вихревых биореакторов в целях улучшения обеспечения населения страны доступными лекарственными препаратами, передано министру здравоохранения и социального развития Т. А. Голиковой.

Отрадно, что есть и самостоятельные производственники, которые с успехом используют наши биореакторы, но их в этой отрасли мало. А пока самый крупный контракт у нас подписан с зарубежной компанией.

— Да, как раз в конце марта, на встрече с руководителями инновационных фирм Академгородка губернатор НСО упомянул ваш контракт с Белоруссией. Он отметил, что это один из самых крупных контрактов между нашими странами. Расскажите о том, как состоялось это соглашение.

— По приглашению руководства УП «Витебская биофабрика» в августе 2007 года я выезжал в Витебск для проведения производственных испытаний газо-вихревого биореактора. Во время испытаний все виды микроорганизмов, используемые на УП «Витебская биофабрика» в производстве биологических ветеринарных препаратов, были выращены с большим преимуществом по времени и накоплению. Было отмечено, что при использовании биореактора сокращается до минимума процесс отработки технологии, что очень важно в биопроизводстве, кроме этого была выращена культура особо чувствительных микроорганизмов Leptospira Pomona ВГНКИ-6, в мире культивирующаяся только в стеклянных бутылях-роллерах.

Тогда же был подписан протокол намерений по оснащению биофабрики газо-вихревыми биореакторами. ЗАО «Саяны» приняло участие в объявленном тендере на поставку оборудования. Это была сверхжесткая борьба с иностранными компаниями, которым абсолютно не нужно появление на рынке игрока с продукцией, по всем параметрам превосходящей их аппараты. Со стороны этих компаний для победы в тендере использовались любые методы, вплоть до подлога документов. Большую помощь в этой сложной ситуации нам оказали полпред Президента РФ в СФО А. В. Квашнин, посол России в Республике Беларусь А. Суриков и руководство Новосибирской обладминистрации. О накале борьбы говорит тот факт, что два раза решение по тендеру откладывалось и только на третий раз, через полтора года нас объявили победителями. Контракт подписан. По нему мы должны оснастить биореакторами третью очередь Витебской биофабрики, где будут выпускать различные вакцины для животных. При благоприятном развитии событий, предполагается расширение контракта и оборудование четвертой очереди предприятия.

Одновременно заключено еще одно соглашение — с Белорусским государственным университетом на поставку лабораторного программно-аппаратного комплекса. На нем будут отрабатываться различные технологии для пищевой и медицинской промышленности.

— Предполагается ли масштабно использовать биореактор в Новосибирской области?

— Да, конечно. Здесь мы можем говорить о втором серьезном направлении использования газовихревых аппаратов-глубокой переработке зерновых культур. Я считаю зерно такой же стратегической продукцией, как нефть, но при этом это еще и возобновляемый ресурс. То, что в России с ее объемами производства зерновых нет ни федеральной программы по глубокой переработке зерна, ни каких-либо четких движений в этом направлении — нонсенс. Наша ниша здесь — это ферментативный гидролиз крахмала.

В этом направлении мы пока затронули только верхушку айсберга и предлагаем к внедрению на сельскохозяйственных предприятиях области малогабаритные паточные заводы по производству сахаристых продуктов из зерновых культур. При этом можно использовать зерно некондиционное, пораженное жучком и негодное к переработке. Эта технология разработана совместно со специалистами СО РАСХН (к.х.н. В. В. Аксенов). Процесс получился простой и технически красивый. Зерно сначала дробится на мельнице, а потом в кавитаторе измельчается до наночастиц. Готовая суспензия обрабатывается ферментами в биореакторе. На выходе получается кормовая патока. Этой питательной массой можно прикармливать коров, что дает увеличение удоев и жирности молока. Опытная установка используется в Ирменском агрокомплексе в течение двух лет, показаны хорошие экономические результаты. Также кормовую патоку можно использовать для кормления и других сельскохозяйственных животных. По поручению губернатора В. А. Толоконского сейчас этим вопросом занимается его заместитель В. А. Гергерт. Надеемся, что разработке будет «зеленый свет». Малогабаритными паточными заводами заинтересовались в Перми, Кирове, Махачкале, Ставрополе, Чувашии и Татарстане.

Примерно такую же схему — кавитатор-газо-вихревой биореактор — можно использовать при получении биогаза. Для нашей компании это, конечно, не «high-tech» разработка. Но она дает решение еще одной серьезной проблемы для сельского хозяйства. Известно, что отходы свиноводческих и птицеводческих ферм нельзя сразу вывозить на поля. Громадные территории завалены этим «добром», стоит зловоние.

Мы предлагаем переводить эти массы в полезные продукты. Принцип такой. Навоз измельчается и стерилизуется в кавитаторе. Потом перегоняется в биореактор, там засевается метанобактериями. В итоге получаем удобрения и биогаз. Этой разработкой заинтересовались в странах Прибалтики, Германии, Египте.

Мы ведем эксперименты совместно с Сибирским отделением РАСХН. Сейчас стоит вопрос о создании и испытаниях опытно-промышленной установки. После получения положительных результатов, в которых мы не сомневаемся, можно будет предложить такие установки к внедрению в Новосибирской области.

— Что планируете разместить в Технопарке?

— Предполагается, что там будет создан программно-аппаратный комплекс для препаративной наработки стволовых клеток. Естественно, на базе нашего газо-вихревого биореактора. Из всех клеток стволовые — наиболее нежные. Любое воздействие приводит или к гибели, или к дифференцировке. В опытной модификации нашего аппарата «личный доктор» уже вырастили (впервые реакторным способом!) и эмбриональные стволовые клетки и аутологичные стволовые клетки человека на носителях. Эти эксперименты проводились в лабораториях СО РАН.

В России пока нет широкого разрешения использования стволовых клеток. Но это вопрос времени. Нельзя сдержать прогресс. А бизнес-инкубаторы технопарка будут только на передовых позициях.
 

ЕЖЕНЕДЕЛЬНАЯ ГАЗЕТА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

"НАУКА В СИБИРИ"  N 19 (2704) 14 мая 2009 г.

Источник:  www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?16+502+1