Наконец, практика патентования генов и другого генетического материала неизбежно ставит вопрос об авторстве изобретения. Для того чтобы сотрудники Myriad Genetics могли выделить и очистить гены BRCA1 и BRCA2, тысячи ученых в институтах и университетах разных стран долгие годы за государственные деньги изучали закономерности появления и роста опухолей, роль этих генов в развитии рака груди, а также общие принципы выделения и работы с генами. Впрочем, любое изобретение делается не в вакууме, а использует предыдущие наработки в соответствующей области, и гораздо интереснее разобраться, как компании распоряжаются теми научными данными, которые были получены за годы эксклюзивного "пользования" запатентованными генами.

Сторонники патентов считают, что эти документы неправильно рассматривать как нечто ограничивающее развитие того или иного продукта. "Такая точка зрения характерна для России, но, в общем-то, ситуация скорее обратная: патенты регулируют права интеллектуальной собственности (и сами при этом являются товаром) и стимулируют получение финансирования и проведение прикладных исследований компаниями, обладающими патентами или покупающими права на их использование", - говорит Северинов. "Наверное, патентование в целом - важный механизм регулирования правовых имущественных отношений, - соглашается Радчук. - И технологии можно патентовать: во всяком случае, сейчас это вряд ли будет служить тормозом. Наоборот, в биотехнологии наработано и открыто намного больше ценного и интересного, чем допущено на рынок. Но лично я против патентования генетического материала. Его еще изучать и изучать. Чем раньше прекратить патентование генов, тем лучше для нас всех, как бы ни изощрялись юристы в формулировках".

Очевидно, что по мере развития молекулярно-биологических технологий и изучения роли наследственности в развитии заболеваний количество запатентованных генов, мутаций и методов их анализа будет только расти. Параллельно будет увеличиваться и количество недовольных, полагающих, что массовое патентование биообъектов приведет к серьезному замедлению исследований. И, думается, самые громкие баталии еще впереди.

Рассмотрим несколько новых технологических направлений в области био-медицинских инновационных продуктов :

Computer assisted bio-technology

Robotics for rehabilitation

General bioengineering

Computer – based medical systems

Bio-medical robotics and Bio-mechatronics

Все эти направления включают в себя и огромное количество изобретений, в совокупности формирующих , каждая группа , цельное интегративное техническое решение

В этом решении как правило , индивидуально для каждого из направлений , есть всё , что определяет и , так называемый , изобретатель – природа и все технические детали , позволяющие приписать их изобретателям формирующим эволюцию развития био-медицинских технологий

В качестве примера приводим один из таких комплексных процессов по превращению известного биологического объекта , - куриного яйца в такие же известные биологические продукты, кстати получаемые и по другим технологиям и из других исходных материалов:

... Из ёмкости для хранения (стадия г) яичный меланж/яичный белок/яичный желток с помощью насоса переводятся в турбулентный нагреватель для пастеризации. Пастеризация проводится при 64-66 С в течение 2-4 мин. Этим обеспечивается дезактивация от большинства микробов, таких как E. coli и Salmonella.

Можно проводить пастеризацию жидкой яичной смеси/яичного белка с помощью перекиси водорода при пониженной температуре 7-13 С, чтобы избежать возможного изменения состава яичной смеси/яичного белка под действием температуры. Примерно 1.3л 35% перекиси водорода на 1 тонну жидкой яичной смеси медленно прибавляется при непрерывном перемешивании. После 20мин выдержки в реактор вводят 100-150мл фермента Catalase (C641L), чтобы удалить остатки перекиси водорода. Для пастеризации яичного белка перекись водорода вводится со скоростью 3мл/мин в течение 10-16 часов.

ж) Распылительная сушка.

Тёплый жидкий продукт со стадии пастеризации с помощью насоса поступает в ёмкость, из которой посредством насоса,создающего высокое давление, жидкость в виде тумана попадает в распылительную сушилку. Температура воздуха на входе изменяется в пределах +150-+200 С,а на выходе +55-+65 С. Получаемый порошок оседает на коническх стенках сушилки и собирается в нижней части осушителя. После охлаждения до комнатной температуры порошок расфасовывается. Высушенный продукт имеет содержание влаги 2-4% и плотность 0.3-0.35 г/см3.

Снижение содержания сахара в яичном порошке/белке.

Яичный порошок и белок при пастеризации и сушке изменяют свой цвет на коричневатый. Это объясняется реакцией между глюкозой и белком при повышенных температурах - Maillard реакция.

Для снижения содержания сахара в яичном порошке/белке рекомендуется использовать фермент Glucose oxidase (G168L) 100-150мл на 1 тонну жидкого продукта. Система энзим/коэнзим - Glucose oxidase/Catalase эффективно превращает глюкозу яйца (яичный мелаж или яичный белок) в кислоту (gluconic acid).

Обессахаривание яичного белка с помощью Propionibacterium shermanii(+37 С, 24 часа) приводит к полному удалению глюкозы, составляющей основную часть углеводов белка, обогащению яичного белка витамином В12 и консевирующим агентом-пропионатом.

Для значительного снижения содержания сахара в яичном порошке/яичном белке можно использовать предварительную ферментацию жидкого ячного сырья с помощью пекарских дрожжей. Содержание глюкозы в яичном белке резко уменьшается в присутствии 0.1% Saccharomyces cerevisiae - экстракте пекарских дрожжей.

Ферментация целых яиц в присутствии 0.2-0.4% влажных пекарских дрожжей при 22-23 С происходит в течение 2-4 часов. Центрифугирование свободной от сахара жидкости удаляет дрожжевые клетки и улучшает запах продукта. Подкисление яичного меланжа до рН ниже 6.0 увеличивает скорость ферментации. Оптимальная температура ферментации +30 С, 0.07-0.15% дрожжей и время ферментации 2-3 часа. Процесс ферментации является основным инновационным переходом в этом процессе и является тем базовым изобретением , которое объединяет и , так называемые изобретения природы и оригинальные изобретения , созданные изобретателями

Что остаётся после получения яичного порошка? - Вода и яичная скорлупа.

Яичный порошок является альтернативой свежим яйцам как с точки зрения удобства применения, так и хранения. Порошок смешивается с водой с получением жидких яиц, которые затем могут быть использованы, как свежие яйца. Из 1 кг яичного порошка можно приготовить 4 кг жидких яиц.

Яичный порошок может применяться в большинстве блюд из яиц или в рецептах, где требуется использование яиц.

Яичный порошок может быть использован в смеси с другими порошками органического и неорганического происхождения.

Рафинирование яичного порошка предполагает, для начала, перевод его в раствор, а после процесса очистки - вновь осушку. Это нецелесообразно, как с экономической точки зрения, так и с точки зрения дополнительной возможности потери части качества и количества продукта. Гораздо эффективнее проводить очистку (от сахара - глюкозы) ещё до распылительной сушки.

2. Производство яичного масла.

Процесс связан с использованием летучих органических растворителей и, поэтому, всё оборудование и коммуникации должны быть изготовлены из химически стойких материалов (нерж. сталь, эмаль, стекло), а оборудование - быть во взрывозащищённом и пожаробезопасном исполнении.

Оборудование

В данном процессе используются:

1. Два реактора с мешалками R1 и R2

2. Три ёмкости для трёх растворителей Е1, Е2 и Е3 и четыре ёмкости для сбора и хранения готовых продуктов

3. Три конденсатора

4. Проточная центрифуга

5. Четыре испарителя I1, I2, I3 и I4

6. Вакуумный ротационный испаритель

7. Три промежуточные ёкости для трёх вторичных растворителей S1, S2 и S3

8. Система для осушки растворителей

9. Насосы для подачи растворителей, перекачивания экстрактов и продуктов

10. Система для расфасовки и упаовки продуктов

11. Холодильники для хранения яичного масла и лецитина

Помещения для производства и складские помещения должны быть оснащены вентиляцией и соответствовать нормам для производства продуктов питания.

ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Процесс разделения содержимого яиц на отдельные компоненты представляет из себя серию периодических, последовательных процессов экстракции веществ, фильтрования/центрифугирования растворов и испарения растворителей, проводимых в закрытых ёмкостях. Экстракция осуществляется при постоянном перемешивании. Испаряемые растворители конденсируются в отдельные ёмкости и повторно используются в процессе. Со временем в растворителях накапливается вода и они, в этом случае, подвергаются осушке с помощью подходящих адсорбентов, например, гранулированной окисью алюминия или СaCl2.

Процесс 1. Выделение яичного масла из яичного порошка.

В реактор R1 ( V=1m3), содержащий растворитель S1 - CH2Cl2 - дихлорометан (500 л) при температуре 20°С, при постоянном перемешивании через верхий люк загружается яичный порошок 250кг. Содержимое реактора перемешивается 1час, после чего с помощью погружного насоса с фильтром-наконечником раствор яичного масла в растворителе S1 из R1 подаётся вначале на проточную центрифугу (для удаления остатков яичного порошка, попавшего в раствор), а затем - в вакуумный испаритель I1. Здесь происходит выделение яичного масла. Яичное масло собирается в нижней части испарителя и стекает в отдельную ёмкость Е4.

Растворитель из вакуумного испарителя I1 конденсируется вначале в промежуточную ёмкость ES1 и, потом, перекачивается в свою исходную ёмкость Е1 для последующего повторого использования в процессе.

К оставшейся в реакторе R1 влажной массе порошка прибавляется свежая порция растворителя S1 и процесс повторяется ещё дважды. Остатки порошка в реакторе R1 объединяются с осадком, собранном на центрифуге, промываютя ещё раз растворителем S1 и эта суспензия при перемешивании подаётся в центрифугу. Выходящий раствор поступает в вакуумный испаритель I1 для выделения дополнительной порции яичного масла. Яичное масло поступает в ёмкость Е4, а растворитель - в промежуточную ёмкость ES1 и, потом, перекачивается в свою исходную ёмкость Е1.

В зависимости от содержания жира в исходном яичном порошке (39-40%) из 250 кг можно практически количественно (более чем на 95%) выделить до 100кг яичного масла.

Яичное масло представляет из себя прозрачную, жёлую/жёлто-красную, маслянистую жидкость с характерным яичным запахом.

Основная особенность данной технологии - использование растворителя не смешивающегося с водой, в котором не могут развиваться болезнетворные организмы и в котором абсолютно не растворим альбумин. Этот процесс – предмет оригинального изобретения

Что остаётся после получения яичного масла? Альбумин. А растворитель после осушки возвращается в процесс.

Яичное масло используется в производстве шампуней, как питательная добавка для укрепления волос.

Яичное масло, подобно растительному маслу, ограниченно смешивается с консистентными жидкостями. О совместимости яичного масла с порошками в литературе/интернете сведений не нашлось.

В рафинировании яичного масла нет необходимости.

3.Производство альбумина.

Процесс 2.

После выделения (экстракции) яичного масла из яичного порошка( Процесс 1) остаётся чистый яичный белок. Он высушивается под вакуумом от остатков растворителя СН2Сl2 и, после дополнительной пастеризации, расфасовывается в герметичную тару.

Сухой альбумин - стабильный продукт. Он смешивается при интенсивном перемешивании с консистентными, водосодержащими жидкостями.

Альбумин смешивается с порошками органического и неорганического происхождения.

Альбумин можно рафинировать после его изготовления переведя его в воду.

4. Производство L-?-лецитина.

Исходное сырьё для этой стадии - яичное масло, полученное в Процессе 1.

В реактор R2 (V=0.6 м3) насосом из Е1 подаётся яичное масло (100кг). Сюда же при постоянном интенсивном перемешивании из ёмкости Е2 поступает растворитель S2 - ацетон (400л). Выпадает окрашенный воскоподобный осадок. Через 1 час верхний прозрачный светло-жёлтый раствор насосом подаётся в вакуумный испаритель I2, где происходит отделение обезлецитиненного яичного масла от растворителя S2. Это яичное масло (~85кг) из нижней части вакуумного испарителя I2 сливается в отдельную ёмкость Е5, а отогнанный растворитель S2 конденсируется и собирается в промежуточную ёмкость ЕS2. Затем растворитель S2 перекачивается в свою исходную ёмкость Е2 и используется повторно в данном процессе.

К осадку (воскообразая красно-коричневая масса), оставшемуся в реакторе R2, (промытому дважды по 50л растворителем S2 –ацетоном), из ёмкости Е3 при постоянном перемешивании подаётся растворитель S3 - этанол (50л). Полученный жёлтый прозрачный раствор L-?-лецитина насосом подаётся в вакуумный испаритель I3, где происходит выделение L- ? -лецитина. Отогнанный растворитель S3 конденсируется и собирается в промежуточную ёмкость ЕS3. Затем растворитель S3 перекачивается в свою исходную ёмкость Е3 и используется повторно в данном процессе.L- ? -лецитин из испарителя I3 после удаления остатков растворителя S3 собирается в ёмкости Е6 и быстро разливается при +40 С в токе инертного газа (азот, аргон) в герметически закрываемую посуду.

Хранить только в холодильнике!

L- ? -лецитин может быть превращён в порошок многократной экстракцией остатков яичного масла ацетоном (суммарный расход ацетона до 15л на 1кг чистого продукта).

Более эффективным методом является использование смеси двух растворителей - гексан/ацетон из расчёта : на 100г лецитина - 50мл гексана и 75мл ацетона.При этом образуются две фазы - верхняя ,более лёгкая, содержит лецитин, а нижняя, тяжёлая- фосфатиды-остатки яичного масла.

Можно провести обезмасливание L- ? -лецитина с помощью экстракции сверхкритическим СО2.

В литературе описана очистка L- ? -лецитина с помощью ультрафильтрации гексанового раствора через ультрафильтр с шириной пор, соответствующей молекулам с мол. массой примерно 10 000. Прошедший через фильтр раствор почти полностью свободен от фосфатидов.

L- ? -лецитин является хорошим эмульгатором, обладает стабилизирующими и диспергирующими свойствами и может смешиваться с консистентными жидкостями.

5. Производство лизоцима.

Исходным сырьём для выделения лизоцима является исходный нативный яичный белок. 1 литр жидкого яичного белка содержит около 3 г лизоцима.

Один из методов, описанных в литературе, представляет прямую кристаллизацию лизоцима из исходного жидкого яичного белка в присутствии 5% NaCl.

Установлено, что в профильтрованном и гомогенизированнм яичном белке при 4 С, рН=9.5 (доведено с помощью 1N KOH) и добавлении 5% NaCl при стоянии в течение 3-4 дней образуются кристаллы лизоцима с выходом 60-80%. Добавление небольшого количества кристаллов лизоцима способствует инициированию процесса. Полученный кристаллический продукт растворяется в слабой уксусной кислоте (рН=4-6) и все нерастворимые продукты удаляются центрифугированием. Растворимый продукт перекристаллизовываеся после добавления 5% NaCl и подгонки рН до 9.5 - 11.0. Можно также быстро завершить прекристаллизацию добавлением к кислому раствору 5% бикарбоната натрия (рН=8.0-8.5).

Лиофильная сушка завершает процесс.

Растворимость лизоцима в воде 10г/мл.

Продукт хранится при -20 С без потери активности не менее 4 лет.

6. Производство поливитаминов из яиц.

В реакторе R2 после удаления спиртового раствора лецитина остаётся вязкая красно-коричневая масса - смесь поливитаминов. Она суспензируется в 10л гексана (петролейного эфира с т.кип 40-60 С) и перекачивается или сливается через нижний люк реактора в вакуумный испаритель. Освобождённая от растворителей смесь поливитаминов фасуется в герметически закрытую тару.