Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Номер договора
075-15-2019-1880, 075-15-2022-285
Период реализации проекта
2019-2023

По данным на 01.11.2022

65
Количество специалистов
23
научных публикаций
21
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация
Название проекта:

Ветеринарные пробиотические препараты направленного модулирования здоровья животных

Цели и задачи
Цель проекта:

Разработка системы ключевых «алгоритмов», направленных на создание новых технологий производства эффективных пробиотичеких препаратов ветеринарного назначения, оптимизированных под животный организм и задачи конкретного применения

Направление исследований: ветеринария 

Практическое значение исследования

Научные результаты:

Проведён скрининг штаммов микробиот, выделенных из различных популяций здоровых животных и среды (ЖКТ животных клеточного и свободного содержания, подстилки и почв, различных географических зон) на пробиотический потенциал. Осуществлено сравнительное изучение отобранных штаммов in vitro и in vivo. Отобраные пробиотики и потенциально-пробиотические штаммы с целевой активностью для применения в животноводстве и аквакультуре являются основой для создания и постоянного пополнения Южно-Российской коллекции пробиотических микроорганизмов.

Разработана, спроектирована, изготовлена и запущена в работу уникальная модель искусственного ЖКТ, аналогичная и конструктивно не уступающая лучшим мировым образцам (например, SHIME, the Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem), но, в отличие от них, адаптированная и оптимизированная для максимально возможного симулирования естественной микробиоты ЖКТ (желудочно-кишечного тракта) разных животных.

Найден новый подход к созданию видо-ориентированных установок для имитации физиологических и микробиологических процессов в организмах животных, проведения экспериментальных физико-микробиологических исследований «in-vitro» в среде с управляемыми и контролируемыми параметрами. Созданная иерархическая микропроцессорная система управления и мониторинга обеспечивает проведение экспериментов произвольной длительности с управлением температурой химуса, величиной рН и обеспечением инертной атмосферы. Разработано программное обеспечение верхнего иерархического уровня – реакторы моделей могут масштабироваться и объединяться в цепи под общим управлением АСУ ТП. В работе установки используются разработанные мнемосхемы и функциональная система управления и мониторинга температуры и состава жидкости для исследований ЖКТ с возможностью распараллеливания эксперимента(ов). Установка обеспечивает проведение исследований при исключении внешней освещенности химуса в биореакторах, а также в низкокислородной атмосфере за счет вытеснения кислорода инертными газами – азотом, двуокисью углерода, аргоном. Для обеспечения сервиса по удаленному мониторингу параметров проводимых опытов, в программу управляющего компьютера встроена возможность передачи информации о контролируемых параметрах и генерируемых управляющих воздействиях через MQTT протокол в облачный сервис сети Интернет. Разработка прошла процедуру регистрации как Уникальная научная установка «Микробиологический комплекс моделирования процессов в желудочно-кишечном тракте животных» (УНУ «МикроЖКТ»). УНУ «МикроЖКТ» предназначена для проведения научно-исследовательских работ на динамических моделях: комплексные исследования «in vitro» влияния различных субстанций (пребиотики, пробиотики, лекарственные препараты, компоненты кормов и др.), как на функциональные, так и на структурные характеристики микробных консорциумов различных отделов ЖКТ https://probioticdonstu.com/unu-mikro-jkt/, https://ckp-rf.ru/catalog/usu/3559948/.

Разработана методология создания искусственных микробиологических сред для использования в модельных экспериментах, симулирующих ЖКТ. Проведено комплексное исследование процессов ферментации штаммов-кандидатов (пребиотические субстраты, жидкая и твердая фазы, эффект совместно-культивируемых пробиотиков на биомаркеры пробиотической активности, анализ продуктов ферментации), закономерностей процессов биопленкообразования. Созданы базы данных по полученным свойствам биопленки, физиологическим эффектам выделенных штаммов.

В рамках созданной лаборатории организован и запущен опытный участок, где проведена разработка лабораторной технологии производства пробиотических препаратов, подобраны условия твёрдофазного культивирования, дающие наиболее активный препарат и наработаны опытные партии пробиотических препаратов для исследований. Проведены работы по идентификации метаболитов пробиотических бацилл посредством хроматографии, выделению активных фракций метаболитов. Предложен способ получения беззародышевого биопрепарата на основе метаболитов пробиотических бацилл и кормов на его основе. Создан пакет пилотных технологий получения и протоколов применения новых синбиотических препаратов, основанных на принципе твердофазной ферментации.

Внедрение результатов исследования:

Разработана методика совместного применения биопрепарата на основе пробиотика с целевой активностью и кормовой добавки индустриального заказчика, область применения – агробиотехнологии (птицеводство).

Разработана технология получения биопрепарата с противогрибковой активностью на основе твердофазной ферментации спорообразующих бацилл на растительном субстрате, область применения – агробиотехнологии (растениеводство). Препарат произведён на базе лаборатории для индустриального заказчика.

Образование и переподготовка кадров:

  • В 2021-22 гг. состоялась научная стажировка сотрудника лаборатории в Университете Маастрихта (Нидерланды).
  • Результаты разработки модели искусственного желудочно-кишечного тракта курицы используются при проведении занятий по курсам: «Моделирование систем управления» (программа подготовки 27.03.04 «Управление в технических системах»), «Моделирование систем и процессов» (программа подготовки 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств»), «SCADA» (программа подготовки 15.04.04 «Промышленное программирование»), а также при подготовке аспирантов по направлениям 15.06.01 и 27.06.01.
  • Разработана и реализуется программа дополнительного профессионального образования «Инновационные подходы в создании ветеринарных пробиотических препаратов направленного модулирования здоровья животных».
  • Разработана и планируется к реализации основная профессиональная образовательная программа «Охотоведение, кинология и зоопарковое дело» в рамках направления подготовки 36.03.02 «Зоотехния».
  • Разработаны и реализуются основные профессиональные образовательные программы: «Процессы и оборудование биотехнологии» в рамках направления подготовки 19.03.01 «Процессы и оборудование биотехнологии»; «Генетика и селекция рыб» в рамках направления подготовки 35.03.08 «Водные биоресурсы и аквакультура»; «Рыбоводство» в рамках направления подготовки 35.03.08 «Водные биоресурсы и аквакультура».
  • Разработана и реализуется основная профессиональная образовательная программа «Почвоведение и агроэкологическая оценка земель» в рамках направления подготовки 35.03.03 «Агрохимия и агропочвоведение».

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Оснащенные оборудованием научно-исследовательские лаборатории Центра агробиотехнологии (аналитическая лаборатория, патогистологическая лаборатория, микробиологическая лаборатория и лаборатория биотехнологии, экспериментально-биологическая клиника (виварий), лаборатория клеточных технологий) являются образовательной и научно-исследовательской базой для студентов и аспирантов Донского государственного технического университета.

Другие результаты:

Создан сайт лаборатории, в личном кабинете которого работники лаборатории и партнеры могут обмениваться необходимыми документами и обсуждать рабочие вопросы https://probioticdonstu.com/

Сотрудничество:

  • Центр инженерных решений в сфере аквакультуры «Simeon AquaBioTechnologies», Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма, Аграрный научный центр «Донской» (Россия): совместные научные исследования.
  • Amazonen Werke (Германия), Wintersteiger AG (Австрия), Рутгерский университет (США), Российская академия наук, Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук, машиностроительный завод ООО «БОНУМ», компания «Lallemand Animal Nutrition», ООО «ГРУППА АГРОКОМ», агротехнологический холдинг «Бизон», ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш» (Россия), Lemken GmbH & Co. KG: организация и проведение совместных конференций и форумов в рамках комплексного плана научных исследований «Развитие аквакультуры» - Международная научно-практическая конференция «Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса», Международная научно-практическая конференция «Математическое моделирование и биомеханика», International Conference on Beneficial Microbes «ICOBM-2021», Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в науке и образовании», Международная научно-практическая конференция «Развитие и современные проблемы аквакультуры».
  • Научный университет Малайзии, Norwegian University of Life Sciences (Норвегия), University of Diyala (Ирак), Maharshi Dayanand University (Индия), Stellenbosch University (ЮАР), Федеральный университет Висозы, Университет Сан-Паулу (Бразилия), Университет сельскохозяйственных наук и природных ресурсов Горгана (Иран): совместные публикации и доклады на международных конференциях, разработка образовательных программ.
  • Академия биологии и биотехнологии Южного федерального университета, Ростовский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации, Национальный медицинский исследовательский центр онкологии Министерства здравоохранения Российской Федерации, Санкт-Петербургский государственный университет, Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева, Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем Российской академии наук, Российский университет дружбы народов, Институт механизации животноводства – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», Ставропольский государственный аграрный университет, Институт экспериментальной медицины, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Казанский (Приволжский) федеральный университет, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет (Россия): публикации работ объединенных коллективов в высокорейтинговых научных журналах, подготовка совместных докладов и выступления на международных конференциях.
  • Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет): создание совместной магистерской образовательной программы.
Скрыть Показать полностью
Todorov SD, Popov I, Weeks R, Chikindas ML
Use of Bacteriocins and Bacteriocinogenic Beneficial Organisms in Food Products: Benefits, Challenges, Concerns. Foods. 2022 Oct 10;11(19):3145. doi: 10.3390/foods11193145. Q1
Todorov SD, Ivanova IV, Popov I, Weeks R, Chikindas ML.
Bacillus spore-forming probiotics: benefits with concerns? Crit Rev Microbiol. 2022 Aug;48(4):513-530. doi: 10.1080/1040841X.2021.1983517.Q1
Mazanko MS, Popov IV, Prazdnova EV, Refeld AG, Bren AB, Zelenkova GA, Chistyakov VA, Algburi A, Weeks RM, Ermakov AM, Chikindas ML.
Beneficial Effects of Spore-Forming Bacillus Probiotic Bacteria Isolated From Poultry Microbiota on Broilers' Health, Growth Performance, and Immune System. Front Vet Sci. 2022 May 31;9:877360. doi: 10.3389/fvets.2022.877360.Q1
Popov IV, Mazanko MS, Kulaeva ED, Golovin SN, Malinovkin AV, Aleshukina IS, Aleshukina AV, Prazdnova EV, Tverdokhlebova TI, Chikindas ML, Ermakov AM.
Gut microbiota of bats: pro-mutagenic properties and possible frontiers in preventing emerging disease. Sci Rep. 2021 Oct 26;11(1):21075. doi: 10.1038/s41598-021-00604-z.Q1
Trukhachev VI, Chmykhalo VK, Belanova AA, Beseda DK, Chikindas ML, Bren AB, Ermakov AM, Donnik IM, Belousova MM, Zolotukhin PV.
Probiotic biomarkers and models upside down: From humans to animals. Vet Microbiol. 2021 Oct;261:109156. doi: 10.1016/j.vetmic.2021.109156.Q1
Popov IV, Algburi A, Prazdnova EV, Mazanko MS, Elisashvili V, Bren AB, Chistyakov VA, Tkacheva EV, Trukhachev VI, Donnik IM, Ivanov YA, Rudoy D, Ermakov AM, Weeks RM, Chikindas ML.
A Review of the Effects and Production of Spore-Forming Probiotics for Poultry. Animals (Basel). 2021 Jun 29;11(7):1941. doi: 10.3390/ani11071941.. Q1
Abdullah, Asghar A, Algburi A, Huang Q, Ahmad T, Zhong H, Javed HU, Ermakov AM, Chikindas ML.
Anti-biofilm Potential of Elletaria cardamomum Essential Oil Against Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium JSG 1748. Front Microbiol. 2021 Apr 9;12:620227. doi: 10.3389/fmicb.2021.620227. Q1
Tazehabadi MH, Algburi A, Popov IV, Ermakov AM, Chistyakov VA, Prazdnova EV, Weeks R, Chikindas ML.
Probiotic Bacilli Inhibit Salmonella Biofilm Formation Without Killing Planktonic Cells. Front Microbiol. 2021 Feb 17;12:615328. doi: 10.3389/fmicb.2021.615328.. Q1
Sushkova S, Minkina T, Chaplygin V, Nevidomskaya D, Rajput V, Bauer T, Mazarji M, Bren AB, Popov I, Mazanko M.
Subcritical water extraction of organic acids from chicken manure. J Sci Food Agric. 2021 Mar 15;101(4):1523-1529. doi: 10.1002/jsfa.10768. Q1
Tiwari SK, Dicks LMT, Popov IV, Karaseva A, Ermakov AM, Suvorov A, Tagg JR, Weeks R, Chikindas ML.
Probiotics at War Against Viruses: What Is Missing From the Picture? Front Microbiol. 2020 Aug 20;11:1877. doi: 10.3389/fmicb.2020.01877. Q1
Фотоальбомы
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта