Панцир креветки стає багатофункціональним щитом для біотехнологій

Океан має свій унікальний «хрускіт» — це звук переробки, коли життя стає частиною харчового ланцюга, а гори панцирів залишаються немов німим побічним продуктом. Проте наприкінці 2025 року науковці знайшли для цього «хрускоту» нову мелодію: відходи панцирів чорної тигрової креветки (Penaeus monodon) перетворюються на біофункціональні наночастинки хітозану. Цей інноваційний матеріал демонструє здатність одночасно стримувати патогени в аквакультурі, виступати потужним антиоксидантом і навіть слугувати «живим» покриттям для продовження терміну зберігання фруктів.

Інтегрований «зелений» шлях до наночастинок

Дослідники розробили комплексний «зелений» метод, що охоплює весь шлях: від панцирів P. monodon до отримання хітозану, а потім і до створення наночастинок хітозану (ChNPs). Цей процес реалізовано за допомогою іонної (іонотропної) гель-іммобілізації, де як зшивач використовувався аніонний триполіфосфат натрію (STPP).

Після синтезу було проведено ретельну валідацію властивостей отриманих частинок. Методи, як-от мікроскопія, спектроскопія, а також аналіз кристалічності та термостабільності, підтвердили, що створені наночастинки мають стійку нанорозмірну форму, високу кристалічність та відмінну термічну стійкість. Це свідчить про якість нового матеріалу, отриманого з відходів.

Значення для океанічного господарства та аквакультури

У лабораторних умовах наночастинки продемонстрували виражену антибактеріальну дію проти типових патогенів риб, зокрема проти Aeromonas hydrophila. Крім того, вони показали значні антиоксидантні властивості, що було підтверджено тестами DPPH та здатністю уловлювати пероксид водню (H₂O₂). Це відкриває важливий напрямок для галузі аквакультури: зменшення залежності від агресивних хімічних препаратів на користь локальних біорозроблень, створених із місцевої сировини.

Автори дослідження чітко окреслюють модель циркулярної економіки. Морські відходи перетворюються на цінний ресурс, який може бути використаний одночасно у біології та матеріалознавстві на єдиній виробничій платформі. Це справжній приклад того, як можна замикати цикли у використанні ресурсів.

Біосумісність та потенціал у біомедицині

Первинний скринінг, проведений на клітинних культурах NIH 3T3, засвідчив високий рівень біосумісності ChNPs у лабораторних умовах (in vitro). Це підтримує ідею їхнього майбутнього використання — від систем доставки активних речовин до розробки м’яких біоматеріалів. Однак дослідники наголошують, що необхідно провести подальші, більш глибокі перевірки на різних типах клітин та в умовах живого організму (in vivo), а також розробити ефективні методи масштабування виробництва.

Композит для зменшення втрат продовольства

Переходячи від океану до аграрного сектору, вчені створили композитний гідрогель на основі хітозану та карбоксиметилцелюлози (CMC). Цей матеріал був успішно випробуваний як натуральне захисне покриття для фруктів після збору врожаю. Це безпосередньо стосується проблеми скорочення харчових втрат, що є ще одним важливим елементом стійкого розвитку.

Чому хітозан — це «матеріал XXI століття»

Хоча хітозан був вперше описаний ще у XIX столітті (роботи Руже, 1859 рік), саме зараз він набуває статусу ключового матеріалу сучасності. Його головні переваги — це біорозкладність, висока біосумісність та чудова здатність до формування складних структур, що відкриває перспективи навіть для реології та 3D-друку у певних напрямках досліджень. Це справді матеріал, який відповідає викликам нашого часу.