vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biology10.1234/XXXX-XXXX-2012-1-28-35vestnik-bio-msu-42Research ArticleЭкологияEcologyИММОБИЛИЗАЦИЯ БАКТЕРИЙ НА ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦАХ ДЛЯ ДЕГРАДАЦИИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВIMMOBILIZATION OF BACTERIA ONTO POLIMERIC MATRIXES FOR DEGRADATION OF OIL AND PETROLEUM PRODUCTSОмароваЕ. О.OmarovaE. O.

канд. биол. наук, науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-38-0

elenaomarova@mail.ruЛобаковаЕ. С.LobakovaE. S.

докт. биол. наук, проф. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-38-07

elena.lobakova@rambler.ruДольниковаГ. А.DolnikovaG. A.

науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-46-46.

НекрасоваВ. В.NekrasovaV. V.

канд. хим. наук, доцент кафедры общей и неорганической химии, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Тел.: 8-499-135-84-36

001122_@mail.ruИдиатуловР. К.IdiatulovR. K.

зав. сектором, Отдел нетканых материалов, НИИ синтетического волокна с экспериментальным заводом, г. Тверь. Тел.: 84822537683

rafet49@mail.ruКащееваП. Б.KascheevaP. B.

аспирантка, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Тел.: 8-499-135-84-36

polinab@list.ruПеревертайлоН. Г.PerevertailoN. G.

канд. хим. наук, инженер, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Тел.: 8-499-135-84-36.

ДедовА. Г.DedovA. G.

докт. хим. наук, зав. кафедрой, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Тел.: 8-499-135-84-36

dedov.a@mail.ruРоссийский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, Россия, 119991, г. МоскваRussian FederationНИИ синтетического волокна с экспериментальным заводом, Россия, 170032, Тверь.Russian Federation201217052015012835Copyright © Омарова Е.О., Лобакова Е.С., Дольникова Г.А., Некрасова В.В., Идиатулов Р.К., Кащеева П.Б., Перевертайло Н.Г., Дедов А.Г., 20152015Омарова Е.О., Лобакова Е.С., Дольникова Г.А., Некрасова В.В., Идиатулов Р.К., Кащеева П.Б., Перевертайло Н.Г., Дедов А.Г.Omarova E.O., Lobakova E.S., Dolnikova G.A., Nekrasova V.V., Idiatulov R.K., Kascheeva P.B., Perevertailo N.G., Dedov A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/42

Синтезированы органические полимерные материалы (ОПМ), характеризующиеся различным набором функциональных групп, толщиной и характером поверхности волокон, плотностью их упаковки в полотне. Проведено изучение ОПМ с целью оценки возможности их использования в качестве сорбентов для ликвидации нефтяных разливов на акваториях. Синтезированные ОПМ использовали в качестве матриц для иммобилизации бактерий рода Rhodococcus sp., способных к деградации нефти, при создании биогибридных материалов. На поверхности волокон показано присутствие активно делящихся бактериальных клеток, что приводит к формированию кластеров. Отмечен активный характер прикрепления клеток к поверхности путем интрузии и/или выделения внеклеточного полимерного матрикса. Показано влияние модификации полимерных материалов на иммобилизацию бактерий. Отмечены особенности развития и специфичность клеточной морфологии бактериальной культуры.

Organic polymer materials (OPM) having different set of functional groups, the thickness and character of the fiber surface, the density of their packing in the canvas were synthesized . The study of OPM in order to assess possibilities of their use as sorbents for oil spills in water bodies were implemented. Synthesized OPM were used in the process of creation of bio-hybrid materials as matrixes for the immobilization of bacteria of the genus Rhodococcus sp. capable of degradation of oil. Presence of actively dividing bacterial cells forming of clusters were shown. Active nature of cell attachment onto polymeric surface due to intrusion and/or excretion of exstracellular biopolymeric matrix were detected. The influence of modification of polymer sorbents on bacterial immobilization was shown. Peculiarity of growth and specificity of cell morphology of bacterial culture are marked.

нетканые полимерные материалынефть и нефтепродуктыбактериииммобилизациядеструкцияnon-woven polymer materialsoil and petroleum productsbacteriaimmobilizationdegradation.ReferencesМерициди И.А. Техника и технология локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. Спб.: НПО “Профессионал”, 2008. 824 с.Мерициди И.А. Техника и технология локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. Спб.: НПО “Профессионал”, 2008. 824 с.Корженевская Т.Г., Запольнова И.Б., Гусев М.В., Соколов Б.А. Роль микроорганизмов в преобразовании состава нефти и нефтяных биотехнологиях. М.: Геоинформцентр, 2002. 76 с.Корженевская Т.Г., Запольнова И.Б., Гусев М.В., Соколов Б.А. Роль микроорганизмов в преобразовании состава нефти и нефтяных биотехнологиях. М.: Геоинформцентр, 2002. 76 с.Национальный Исследовательский Совет США / National Research Council (URL: http://dels.nas.edu 24.04.2011).Национальный Исследовательский Совет США / National Research Council (URL: http://dels.nas.edu 24.04.2011).Калюжный С.В. Биотехнология защиты окружающей среды: единство биокаталитических и инженерных подходов // Изв. РАН. Сер. хим. 2001. № 10. С. 1735—1742.Калюжный С.В. Биотехнология защиты окружающей среды: единство биокаталитических и инженерных подходов // Изв. РАН. Сер. хим. 2001. № 10. С. 1735—1742.Yakimov M.M., Timmis K.N., Golyshin P.N. Obligate oil-degrading marine bacteria // Current Opinion in Biotechnology. 2007. Vol. 18(3). P. 257—266.Yakimov M.M., Timmis K.N., Golyshin P.N. Obligate oil-degrading marine bacteria // Current Opinion in Biotechnology. 2007. Vol. 18(3). P. 257—266.Robbins J.A., Levy R. A review of the microbiological degradation of fuel // Directory of microbicides for the protection of materials. Part One. Vol. 5. P. 177—201.Robbins J.A., Levy R. A review of the microbiological degradation of fuel // Directory of microbicides for the protection of materials. Part One. Vol. 5. P. 177—201.Nikolopoulou M., Kalogerakis N. Biostimulation strategies for enhanced bioremediation of marine oil spills chronic pollution // Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology / Eds. N.T. Kenneth, T. McGenity et al. 2010. Part 24. P. 2521—2529.Nikolopoulou M., Kalogerakis N. Biostimulation strategies for enhanced bioremediation of marine oil spills chronic pollution // Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology / Eds. N.T. Kenneth, T. McGenity et al. 2010. Part 24. P. 2521—2529.Martinkova L., Uhnakova B., Patek M., Nesvera J., Kren V. Biodegradation potential of the genus Rhodococcus // Environment International. 2009. Vol. 35(1). P. 162—177.Martinkova L., Uhnakova B., Patek M., Nesvera J., Kren V. Biodegradation potential of the genus Rhodococcus // Environment International. 2009. Vol. 35(1). P. 162—177.Larkin M.J., Kulakov L.A., Allen Ch.Cr. Biodegradation and Rhodococcus — masters of catabolic versatility // Current Opinion in Biotechnology. 2005. Vol. 16. P. 282—290.Larkin M.J., Kulakov L.A., Allen Ch.Cr. Biodegradation and Rhodococcus — masters of catabolic versatility // Current Opinion in Biotechnology. 2005. Vol. 16. P. 282—290.Chih Wen Liu, Hwai Shen Liu. Rhodococcus erythropolis strain NTU-1 efficiently degrades and traps diesel and crude oil in batch and fed-batch bioreactors // Process Biochemistry. 2011. Vol. 46. P. 202—209.Chih Wen Liu, Hwai Shen Liu. Rhodococcus erythropolis strain NTU-1 efficiently degrades and traps diesel and crude oil in batch and fed-batch bioreactors // Process Biochemistry. 2011. Vol. 46. P. 202—209.Carla C.C.R. de Carvalho, Wick L.Y., Heipieper H.Y. Cell wall adaptations of planktonic and biofilm Rhodococcuserythropolis cells to growth on C5 to C16 n-alkane // Appl. Microbiol. and Biotechnol. 2009. Vol. 82. P. 311—320.Carla C.C.R. de Carvalho, Wick L.Y., Heipieper H.Y. Cell wall adaptations of planktonic and biofilm Rhodococcuserythropolis cells to growth on C5 to C16 n-alkane // Appl. Microbiol. and Biotechnol. 2009. Vol. 82. P. 311—320.Podorozhko E. A., Lozinsky V.I., Ivshina I.B., Kuyukina M.S., Krivorutchko A.B., Philp J.C., Cunningham C.J. Hydrophobised sawdust as a carrier for immobilisation of the hydrocarbon-oxidizing bacterium Rhodococcus ruber // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 2001—2008.Podorozhko E. A., Lozinsky V.I., Ivshina I.B., Kuyukina M.S., Krivorutchko A.B., Philp J.C., Cunningham C.J. Hydrophobised sawdust as a carrier for immobilisation of the hydrocarbon-oxidizing bacterium Rhodococcus ruber // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 2001—2008.Лейкин Ю.А., Черкасова Т.А., Смагина Н.А. Саморегенерирующиеся сорбенты для очистки воды от нефтяных углеводородов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9(1). С. 104—117.Лейкин Ю.А., Черкасова Т.А., Смагина Н.А. Саморегенерирующиеся сорбенты для очистки воды от нефтяных углеводородов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9(1). С. 104—117.Dedov A.G., Omarova E.O, Nekrasova V.V., Dolnikova G.A., Idiatulov R.K., Lobakova E.S. Biohybrid materials formed of polymer matrixes and bacteria // Second international conference on multifunctional, hybrid and nanomaterials. Strasbourg, 2011. CD.Dedov A.G., Omarova E.O, Nekrasova V.V., Dolnikova G.A., Idiatulov R.K., Lobakova E.S. Biohybrid materials formed of polymer matrixes and bacteria // Second international conference on multifunctional, hybrid and nanomaterials. Strasbourg, 2011. CD.Wei Q.F., Mather R.R., Fotheringham A.F., Yang R.D. Evaluation of nonwoven polypropylene oil sorbents in marine oil-spill recovery // Marine Pollution Bulletin. 2003. ol. 46. P. 780—783.Wei Q.F., Mather R.R., Fotheringham A.F., Yang R.D. Evaluation of nonwoven polypropylene oil sorbents in marine oil-spill recovery // Marine Pollution Bulletin. 2003. ol. 46. P. 780—783.Бузник В.М., Харитонов А.П., Ксенофонтов М.А., Островская Л.Е., Некрасова В.В., Омарова Е.О., Перевертайло Н.Г., Дедов А.Г. Новые полимерные материалы для сорбции нефтепродуктов // Мат-лы II Междунар. конф. “Наноявления при разработке месторождений углеводородного сырья: от наноминералогии и нанохимии к нанотехнологиям”, Москва, 21—22 октября 2010 г. М., 2010. С. 411—414.Бузник В.М., Харитонов А.П., Ксенофонтов М.А., Островская Л.Е., Некрасова В.В., Омарова Е.О., Перевертайло Н.Г., Дедов А.Г. Новые полимерные материалы для сорбции нефтепродуктов // Мат-лы II Междунар. конф. “Наноявления при разработке месторождений углеводородного сырья: от наноминералогии и нанохимии к нанотехнологиям”, Москва, 21—22 октября 2010 г. М., 2010. С. 411—414.Агеев С.В., Ивлиев С.А., Киселева А.С., Топилин Н.Г. Сорбент для очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов и способ очистки с использованием сорбента. Патент РФ № 2197321, 2001.Агеев С.В., Ивлиев С.А., Киселева А.С., Топилин Н.Г. Сорбент для очистки поверхностей от нефти и нефтепродуктов и способ очистки с использованием сорбента. Патент РФ № 2197321, 2001.Wei Q.F., Mather R.R., Fotheringham A.F. Oil removal from used sorbents using a biosurfactant // Bioresource technology. 2005. Vol. 96(3). P. 331—334.Wei Q.F., Mather R.R., Fotheringham A.F. Oil removal from used sorbents using a biosurfactant // Bioresource technology. 2005. Vol. 96(3). P. 331—334.Лейкин Ю.А., Черкасова Т.А., Смагина Н.А. Саморегенерирующиеся сорбенты для очистки воды от нефтяных углеводородов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. Т. 8(4). С. 585—599.Лейкин Ю.А., Черкасова Т.А., Смагина Н.А. Саморегенерирующиеся сорбенты для очистки воды от нефтяных углеводородов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. Т. 8(4). С. 585—599.Diaz M.P., Boyd K.G., Grigson S.W.J., Burgess J.G. Biodegradation of crude oil across a wide range of salinities by an extremely halotolerant bacterial consortium MPD-M, immobilized onto polypropylene fibers // Biotechnology and bioengineering. 2002. Vol. 79(2). P. 145—153.Diaz M.P., Boyd K.G., Grigson S.W.J., Burgess J.G. Biodegradation of crude oil across a wide range of salinities by an extremely halotolerant bacterial consortium MPD-M, immobilized onto polypropylene fibers // Biotechnology and bioengineering. 2002. Vol. 79(2). P. 145—153.Paje M.L., Marks P., Couperwhite I. Degradation of benzene by a Rhodococcus sp. using immobilized cell systems // World J. of Microbiol. and Biotechnol. 1998. Vol. 14. P. 675—680.Paje M.L., Marks P., Couperwhite I. Degradation of benzene by a Rhodococcus sp. using immobilized cell systems // World J. of Microbiol. and Biotechnol. 1998. Vol. 14. P. 675—680.Uchiyama H., Yagi O., Oguri K., Kokufuta E. Immobilization of trichloroethylene-degrading bacterium Methylocystis sp. strain M in different matrices // J. of Ferment. and Bioengineering. 1994. Vol. 77. P. 173—174.Uchiyama H., Yagi O., Oguri K., Kokufuta E. Immobilization of trichloroethylene-degrading bacterium Methylocystis sp. strain M in different matrices // J. of Ferment. and Bioengineering. 1994. Vol. 77. P. 173—174.Роговин З.А. Основы химии и технологии производства химических волокон. Т. 2 // Производство синтетических волокон. М; Л.: Химия, 1965. С. 186—195.Роговин З.А. Основы химии и технологии производства химических волокон. Т. 2 // Производство синтетических волокон. М; Л.: Химия, 1965. С. 186—195.Стандарт ASTM F 726-06 “Standard Test Method for Sorbent Performance of Adsorbents”. 2009. 6 c.Стандарт ASTM F 726-06 “Standard Test Method for Sorbent Performance of Adsorbents”. 2009. 6 c.Evans C.G.T., Herbert D., Tempest D.W. The continuous cultivation of micro-organisms. 2. Construction of a chemostat // Methods in microbiology. Vol. 2 / Eds. J.R. Norris, D.W. Ribbons. London; New York: Academic Press. 1970. P. 277—327.Evans C.G.T., Herbert D., Tempest D.W. The continuous cultivation of micro-organisms. 2. Construction of a chemostat // Methods in microbiology. Vol. 2 / Eds. J.R. Norris, D.W. Ribbons. London; New York: Academic Press. 1970. P. 277—327.Kuyukina M.S., Ivshina I.B., Ritchkova M.I., Chumakov O.B. Effect of cell lipid composition on the formation of nonspecific antibiotic resistance in alkanotrophic rhodococci // Microbiology. 2000. Vol. 69. P. 51—57.Kuyukina M.S., Ivshina I.B., Ritchkova M.I., Chumakov O.B. Effect of cell lipid composition on the formation of nonspecific antibiotic resistance in alkanotrophic rhodococci // Microbiology. 2000. Vol. 69. P. 51—57.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.