VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследования антибактериальных свойств паутины пауков-птицеедов вида Psalmopoeus irminia, Pterinochilus murinus и паука вида Steatoda grossa. Паутина – биоматериал медицины будущего

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Пергаев А.В. 1

---

1МАОУ гимназия №13 город Томск

Изюмова И.В. 1

---

1МАОУ гимназия №13 город Томск

Работа в формате PDF

10.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

"Паутина останавливает кровотечение,

если приложить ее к ране. 
Если приложить паутину на язвы,

она не дает им распухнуть. 
Если сварить густо сотканную белую паутину

в розовом масле

и пустить в ухо, это успокаивает боль» 

Абу Али Ибн Сина (Авиценна)

/Советы Авиценны/

Современная медицина в своих исследованиях все чаще обращается к древним знаниям. Так, например, интересным материалом для изучения стала паутина. О ее лечебных свойствах было известно испокон веков.

Среди рецептов народной медицины есть следующий: чтобы остановить кровь из полученной ссадины или ранки, на нее нужно положить очищенную от насекомых и мелкого мусора паутину. Она не только обладает кровоостанавливающим действием, но и способствует скорейшему заживлению тканей. Столь ценные свойства паутины не могли не остаться незамеченными современной медициной, и сейчас идут исследования в области ее практического применения.

Актуальность:

Пауки и продукт их жизнедеятельности паутина относятся к наименее исследованным объектам. Паутина уникальный природный, экологически чистый материал, изучение и рациональное применение, которого актуально в различных сферах деятельности человека. Ученые всего мира изучают свойства паутины и находят рациональное применение этого природного уникального материала для человечества, в частности медицине.

Мое внимание привлекла способность пауков плести паутину, а так как паутина является уникальным природным материалом, то возможно ли ее применение в медицине. Поставленный передо мной вопрос дал начало новому исследованию. Я решил изучить свойства паутины, провести опыты. В своей исследовательской работе, на своем личном примере, я хочу решить проблему недостатка знания о продукте жизнедеятельности паука – паутине, и выяснить рациональное применение паутины в медицине.

 Исследование    направлено для дальнейшего изучения паутины  ‑  природного, экологически чистого материала,  рациональное применение которого возможно в  различных сферах деятельности человека.

  Актуальность моей работы обусловлена  моей работы доказывает то, что настоящее время ученые стали больше уделять внимания изучению паутины,  

 проводят исследования свойств паутины, предоставляют обществу научные работы по изучению свойств и области применения паутины.

Цель исследования:

Выявление и изучение антибактериальных свойства паутины, сравнение морфологии пауков вида Psalmopoeus irminia, Pterinochilus murinus, Steatoda grossa .

Гипотеза - Паутина пауков обладает антибактериальными свойствами, вне зависимости от вида паука.

Задачи исследования:

Изучить литературу и интернет-ресурсы по теме исследования свойств и значения паутины;

Провести на собственном опыте, при содержании в домашних условиях, 

сравнительный анализ морфологии и паутины паука-синатропа и пауков-птицеедов;

Провести лабораторные микробиологические исследования паутины паука-синатропа и пауков -птицеедов на выявление антибактериальных свойств паутины, путем помещения паутины в условно‑патогенную микрофлору(Streptococcaceae, Staphylococcaceaeи Escherichia coli, УПМ кишечной флоры), узнать химический состав паутины;

Изготовить медицинскую повязку из паутины;

Провести апробацию медицинской повязки из паутинына антибактериальные свойства на основе метода эксперимента, путем наложения на раневую поверхность путем наложения повязки из паутины и бактерицидного лейкопластыря на раневую поверхность сравнить с результатами применения бактерицидного лейкопластыря;

Изучить литературу и интернет-ресурсы по теме применения паутины,  как  ценного биоматериала;

Провести анализы и сделать выводы на основе полученной информации;  

Выполнить отчет о проделанной работе в виде презентации слайд-фильма.

     Объект исследовании:   Пауки‑птицееды вида 

Psalmopoeus  irminia(Псалмопеус Ирминия), 

Pterinochilus murinus (Птеринохилус муринус),

паук-синатроп - Steatoda grossa (Стеатода крупная)

Предмет исследования: Антибактериальные свойств паутины, химический состав паутины, морфология пауков птицеедов Psalmopoeus irminia, Pterinochilus murinus, паука-синатропа Steatoda grossa.

Методы исследования: эмпирический - наблюдение, эксперимент, фотографирование, опыты, эксперимент, теоретический – сравнительный, описательный.

Новизна работы: заключается в том, что ранее не проводились микробиологические и химические исследования паутины пауков вида Psalmopoeus irminia, Pterinochilus murinus, Steatoda grossa, не проводилсясравнительный эксперимент на ранозаживляющее действие бактерицидного лейкопластыря и

повязки из паутины паука вида Linothele Fallax. 

Практическая значимость: В результате работы изучены методикии анализ

результатов химических и бактериологических исследований.

Материал, полученный и описанный при изучении жизнедеятельности и морфологии пауков, и данные исследования свойств паутины, а также  презентационный слайд‑фильм,  могут быть использованы педагогами и учениками, как демонстрационный и наглядный материал, на уроках «Окружающего мира», «Биологии» и «Биохимии», а  также  для популяризации вышеперечисленных предметов среди учеников общеобразовательной школы, расширению кругозора учащихся в области естествознания.  Работа  будет  интересна  и  познавательна  для   арахнологов, 

энтомологов, врачей,  а также для широкого круга любителей природы.

Исследования могут быть использованы в обучении и практике людьми, которые занимаются исследованием и изучением паутины, как экологически чистого и уникального материала. Данные по паукам, а также анализ по изучению паутины, представленные в данной работе, послужит для проведения дальнейших научных исследований. Перспектива    данной работы заключается в том, что она даёт шанс внести реальный вклад в изучение свойств паутины.

Глава I . Свойства и значение паутины для науки

1.1. Изучение и изложения опыта исследования свойств паутины

Для осуществления своих задач по теме исследования, а также для решения по проблеме информированности общества об свойствах паутины я обратился к литературным изданиям и интернет-источникам, для выяснения уровня изучения паутины и предоставления обществу необходимой информации. Упоминание о паутине прослеживается в разных культурах всего мира. В тибетской раневой медицине паутина занимает не последнее место, как антисептик и кровоостанавливающее средство. Американские индейца использовали паутину для заживления ран, они прикладывали паутину к ране , за день она заживала. Авиценна в своих трактатах о медицине писал рецепты с применением паутины. В старинной русской медицине, когда еще не были изобретены современные лекарственные средства, паутина занимала достойнейшее место в арсенале лекарей.

При изучении свойств паутины я обратился к научным исследования ученых. В последние годы ученые разных стран мира изучают химический состав паутины и применение ее медицине, нанотехнологиях, об этом говорится в научной статье об исследовании паутины «Технология использования паутины в медицине» Юрия Шевнина, в которой он повествует о возможностях применения паутины для производства медицинских повязок.[5]  Ценные свойства паутины не могли не остаться незамеченными современной медициной, работа учёных Ганновера подтверждает это - ученые заявляют, что в скором времени появится новая методика пластической хирургии. Они отмечают, «что паутина обладает всеми нужными для этого качествами: упругость на разрыв, саморастворение в организме и улучшенную «приживаемость» без воспалительных процессов».[7] Сфера применения "Существует возможность использования паутины в производстве перевязочных материалов, с помощью которых лечат медленно заживающие раны, такие как диабетические язвы, — объясняет профессор Нил Томас, соавтор исследования, опубликованного в журнале Advanced Materials. Ученые получают антибиотики из паутины, как новое слово в медицине, об этом говорят исследования учеными Ноттингемского университета, расположенного в Великобритании, всего на изыскания ушло примерно 5 лет.[7]. В России такие работы ведутся командой ученых МГУ им. М.В. Ломоносова, института Генетики, института им. М. М. Шемякина РАН. [9]

Паутина с точки зрения химии

Паутина, как наши волосы, шерсть животных, нити шелковичных червей, состоит в основном из белков - высокомолекулярных органических соединений. Белковые волокна паутины - это сочетание двух видов белков:

спидроина-1(обогащенный аланином, что придает паутине прочность) и спидроина-2,( богатого глицином, отвечает за эластичность), которые составляют основу каркасной нити. По аминокислотному составу и структуре белки паутины – спидроины (от английского spider, то есть паук), - «фиброин паука» подобна по структуре фиброина шелка, вырабатываемый гусеницами шелкопряда, только намного прочнее и эластичнее. Сочетание этих двух белков и объясняет уникальные свойства паутины. Внутри паутинной железы паутина существует в виде вязкой, сиропообразной жидкости. Жидкость накапливается в железах до тех пор, пока у паука не появится потребность в паутине и она не потянется из протоков паутинных бородавок. При выделении через многочисленные прядильные трубочки, протоки паутинных желёз, открывающиеся на поверхности паутинных бородавок, на конце брюшка паук, происходит изменение структуры белков, вследствие реакции с кислородом, они затвердевает в форме тонких нитей. В дальнейшем, после формирования элементарных первичных нитей, паук переплетает их в более толстую нить, паутинное волокно, крепкое и эластичное.[8],[9],[10]

Заключение: Подводя итоги теоретическому исследованию, можно сделать вывод о том, что в последние десятилетия ученые-биологи всего мира предоставляют обществу новые научные работы по изучению свойств паутины, выпускают издания по исследованию свойств паутины и применение ее в различных сферах деятельности человека. Основываясь на данные исследования, я решил сделать скромный шаг в изучении свойств паутины.  Провести собственные эксперименты над паутиной, на которых я мог выяснить, обладает ли паутина антибактериальными свойствами и какой у нее химический состав, и соответственно, доказать или опровергнуть свою гипотезу.

Глава II. Сравнительный  анализ    Psalmopoeusirminia,

Pterinochilusmurinus,Steatodagrossa. Опыты и эксперименты с паутиной

2.1.Морфология   Psalmopoeus irminia, Pterinochilus murinus, Steatoda grossa

Пауки  – (лат. Araneae, Aranei) — тип членистоногие, класс паукообразных, отряд пауки, второй по числу известных представителей в классе паукообразных, подтип хелицеровые.

В рамках данной исследовательской работы я рассмотрел пауков-птицеедов и паук-синатропа .Исследования проводились в домашних условиях. Для объективного наблюдения жизнедеятельности и сравнительного анализа пауков, были нужны пауки разных видов.

Пауки‑птицея́ды.  Семейство пауков ‑  Theraphosidae.

Psalmopoeus irminia (Псалмопоеус Ирминия)- самка, взрослая особь,  5лет, 13L,

Pterinochilus murinus (Птеринохилус Муринус) – самка, взрослая особь,4 года,12L 

 Семейство Theridiidae, пауки‑тенётники. Паук‑синатроп  ‑ Steatoda grossa 

(Стеатода крупная), судя по строению и окрасу тела ‑  самка, количество линек неизвестно.

У пауков очень большое разнообразие видов. Разнообразна и окраска пауков, поэтому пауки могут иметь как тусклый одноцветный, так и яркий окрас различных оттенков. Для птицеедов характерен яркий окрас. Окрас Psalmopoeus irminia – черный с тигровыми оранжевыми полосами на брюшке и лапках. (Рис.1)  Pterinochilus murinus – темно-оранжевый, с черными пятнами на концах лапок, название паука среди арахнологов «бешеный апельсин». (Рис.2)  Это крупные членистоногие, тело которых покрыто жесткими густыми волосками. (Рис.2)  Взрослые особи характеризуются крупными размерами, в некоторых случаях превышая 20 см в размахе ног.

Паук-синатроп Steatoda grossa - светло-коричневой, каштановый окрас покровов. Основной тон брюшка цвета какао. Впереди брюшка и вдоль его, проходит узкая светлая полоса. У самки светлые полосы чётко опоясывают брюшко по периметру. У самца светлые полосы видны не так чётко. На брюшке самца линии менее заметные. В более зрелом возрасте окрас пауков Steatoda grossa становится темнее. (Рис.3)

Рис. 1 Psalmopoeusirminia Рис. 2 Pterinochilus murinus Рис.3 Steatoda grossa

Птицееды имеют большую «волосатость», чем домовой паук. Птицеед имеет длинные мохнатые конечности , его тело покрыто густыми волосками, (Рис.4) в отличии от паука-синатропа Steatoda grossa, который не имеет такого обилия волос, даже при близком рассмотрении(Рис.5)

Рис.4 Лапки Psalmopoeus irminia Рис.5 Лапка Steatoda grossa под микроскопом

Морфология пауков -  пауки имеют хитиновый покров(экзоскелет) и членистые конечности – основные внешние признаки членистоногих. Тип членистоногих, которые составляют подтип хелицеровых, усики  у всех хелицеровых отсутствуют, и их место занимает первая пара ротовых конечностей, которые получили особое название — хелицеры.Педипальпы и хелицеры относятся к ротовым органам - для захвата и поедания пищи. [1], [2], [3], [4]

Строение тела  птицеедов Psalmopoeus irminia (Рис.1), 

Pterinochilus murinus (Рис.2), Steatoda grossa(Рис.3) похожи ‑ их тело состоит из 

двух сегментов: маленькой   головогруди (просома)   и  большого брюшка(опи‑  стосома), просома несет по паре конечностей: хелицеры, небольшие щупальцевидные педипальпы и 4 пары ходильных ног.

 В передней части - головогруди(просоме)  расположены мозг, челюсти, глаза и ноги. В задней части – брюшке(опистосоме) – сердце, дыхательная и пищеварительная система, а также аппарат для плетения паутины. Паук имеет небольшие  щупальцевидные  педипальпы‑ногощупальцы.  Просома прикрыта цельным  щитком ‑ карапаксом, на передней  части карапакса форме креста расположены сингулярные глаза. Глаза  достаточно хорошо видно на темном карапаксе  Psalmopoeusirminia (Рис.6), малозаметны у    Steatoda grossa.(Рис.7)

Рис.6 Расположение глаз птицееда Psalmopoeusirminia Рис.7 Глаза Steatoda grossa

Хелицеры, клыки с когтевидным концевым члеником, имеющие ядовитые железы, нужны паукам не только для охоты, но и для защиты. Известно, что пауки ядовиты почти все, но мало кто из них способен прокусить кожу человека, как написано в литературе. Паук Steatoda grossa, не опасен, хелицеры у него слишком слабые и маленькие, чего не скажешь о птицеедах.

Отмечается и существенное различие размеров хелицер - у птицееда Psalmopoeusirminia хелицеры доходят до 1,5см(Рис.8), они намного больше, чем у Steatoda grossa, которые всего 1-2мм(Рис.9)

Рис. 8 Хелицеры Psalmopoeusirminia Рис. 9 Хелицеры Steatoda grossa

Паутинные бородавки на брюшке выражены у птицеедов в большей степени, у домашнего паука едва видны. 

Пауки-птицееды и паук-синатроп не имеют органов слуха. Они учитывают скорость передвижения противника, его местоположение и т.п. по колебаниям воздуха, которые касаются их чувствительных волосков, которыми окутано всё тело. Паук слышит с помощью крошечных волосков, расположенных на его ногах, точно определяет место излучения звука.

Размеры пауков варьируют в широких пределах. Самые мелкие пауки - 0, 8 мм, самые крупные тропические птицееды бывают до 30 см в с размахом лап в длину. [1], [2], [3] [4] Размеры домашнего паука и птицееда разительно отличаются, домашний паук Steatoda grossa в половозрелой стадии - 1см,(Рис.10) взрослая особь птицееда, Psalmopoeusirminia имеет длину с размахом лап почти 13см. (Рис.11)

Рис.10  Steatoda grossa Рис. 11 Psalmopoeusirminia

Заключение: При сравнительном анализе собственных наблюдений за пауком-синатропом и пауками-птицеедами, а также на основании изучения литературы и интернет-источников, показано, что пауки отличаются огромным видовым составом. Несмотря на бесконечное многообразие и многотипность пауков - общий тип строения паука при этом стойко сохраняется, имея различия по размерам, окраске и внешней форме. (см. Приложение 1)

2.2. Сравнение паутины Steatoda grossa,

Psalmopoeusirminia, Pterinochilusmurinus.

Паутина - способ взаимодействия паука с окружающим миром.

Паутина – секрет паутинных желёз. Подвижные паутинные бородавки обеспечивают прицельное попадание шелковых выделений. 

Паук сам управляет своими «бородавками» и трубочками, создавая структуру нитей, каждая, из которых состоит из 200 волокон. Паутина имеет

пружинистую форму, для большей эластичности. Рисунок и форма паутины, может меняться, не только в зависимости от вида, а также у одного и того же паука, она может быть разной, при воздействии на паука различных химический, уровня вибрации, температуры и других факторов.

Рисунок паутины – видовой признак. [1],[2] 

Одним из самых удивительных особенностей паука является его плетение паутины. Всех пауков можно разделить на две группы: тенётные пауки, нетенетные.  Паук‑синатроп Steatoda grossa относится к  паукам-тенётникам, которые плетут ловчие сети (тенёта) - ловчие сети пауков (проще говоря, паутина), состоят из белковых волокон, подобных шёлку, покрытых микроскопическими капельками «клея», обеспечивающими требуемую для ловли добычи липкость. Паук использовал ловчие сети для охоты заплетал насекомых в паутину, строил себе своеобразный паутинный мешок для убежища, прятался под ним, как под навесом. (Рис.12)

Рис.12 Паутина Steatoda grossa

Psalmopoeusirminia, Pterinochilusmurinus– нетенетные пауки, во время охоты не использующие паутинные приспособления, паутина у них, как правило сухая. Основное предназначение было плетение паутинного мешка, коврика перед линькой, птицееды использовали паутину для удержания своей добычи.

Psalmopoeus irminia, как древесный вид плела паутину в виде так именуемых «трубок» разветвлении коряги, где она жила, пряталась, создала вокруг себя объемный домик, «воздушную нору», паутина также была и на стеклах террариума( Рис.13) Pterinochilusmurin закатывал плотным ковром пространство около себя, вплетая в него вермикулит, оплел плотным ковром из паутины свое убежище. ( Рис.14)

Пауки производят несколько разных видов паутины с разными свойствами. Для каркаса паутины они делают сухую и толстую нить, для коврика во время линьки – шелковистую и мягкую, для ловчей спирали – тонкую и клейкую.

Рис.13 Psalmopoeus irminiaРис.14 Pterinochilus murinus

Паутина под микроскопом. Нить паутины под микроскопом — это длинные правильные цилиндры с почти правильным круговым поперечным сечением, было видно, что каркасная нить паутины состоит из множества отдельных нитей, это и даёт паутине высокую степень прочности и эластичности. Сравнивая по внешнему виду паутины Psalmopoeusirminia (Рис.15), и домашнего паука Steatoda grossa (Рис.16), я видел, паутина похожа на вату, что у домашнего паука она более воздушная и тонкая, похожа на рыхлую вату, а у птицеедов – более плотная и толстая, свернутая крепкими жгутами. Паутина птицееда была сухая, а паутина домового паука с капельками клея, соответственно – ловчая сеть.

Рис.15 Паутина Psalmopoeusirminia Рис.16 Паутина Steatoda grossa

2.3. Химический анализ паутины

Моей задачей было проведение цветных реакций на белок, требовалось узнать, какие еще аминокислоты, помимо аланина и глицина, входят в состав белка паутины, а также провести реакции на наличие в паутине углеводов

Исследования на свойства паутины проводились в лаборатории кафедры биологии растений и биохимии биолого-химического факультета Томского Государственного Педагогического университета. При работе над исследованием использовались консультации к.б.н., доцента кафедры биологии растений и биохимии ТГПУ Сергеевой Маргариты Александровны.

Цветная реакция на наличие в паутине белков

Белки. Теория. Белки (протеины) органические соединения, характеризующиеся строго определенным составом и состоящие из аминокислот.

Практика. Получение растворов белков. Цветные реакции на белки.

Значение цветных реакций заключается в том, что они дают возможность установить белковую природу того или иного соединения и доказать присутствие отдельных аминокислот в природных белках.

Данные по результатам цветных реакций на белки и аминокислоты представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Цветные реакции на белки и аминокислоты

Углеводы (Сахар)

Теория. Углеводы – обширная группа природных органических соединений. Значение углеводов для растительных и животных организмов очень велико. Углеводы являются главным неотъемлемым компонентом клеток и тканей, опорным материалом растительных клеток и тканей. Данные по результатам качественных реакций на углеводы занес в Таблице 2.

.

Таблица 2. Качественная реакция на наличие в паутине углеводов

Проведение качественных реакций подтвердило, что паутина‑ это белок, в белке паутины, кроме аланина и глицина, я предполагаю наличие таких аминокислот, как – серин, тирозин, так как специфические химические реакции на наличие одной аминокислоты,например реакция Миллона‑ тирозин, не были проведены, из-за отсутствия реактивов. Химические реакции на наличие углеводов показали в химическом составе паутины присутствие углеводов.

2.4. Микробиологические исследования паутины на наличие антибактериальных  свойств. 

Эксперимент с условно-патогенной и патогенной микрофлорой Исследование на наличие антибактериальных свойств паутины проводились метод поверхностного посева на твердые питательные среды. На стерильные чашки Петри с питательной средой производил посев условно-патогенных микроорганизмов следующих групп: Escherichia coli (кишечная палочка), патогенных микроорганизмов - бактерии семейства Staphylococcaceae, (стафилококки), бактерий семейства Streptococcaceae (стрептококки), группу микрооргазмов условно патогенной микрофлоры УПМ кишечной флоры(Escherichia coli (кишечная палочка), Enterococcus(энтерококки), дрожжеподобные грибы рода Candida).Посев производил путем пересева из пробирок с чистыми культурами микроорганизмов. При помощи стерильного шпателя культуру бактерий из пробирки переносил на чашку Петри, а затем равномерно распределял по поверхности питательной среды.

Я взял паутину от Steatoda grossa паутину Psalmopoeus irminia, и паутину Pterinochilus murinus. Далее на засеянные условно-патогенными микроорганизмами чашки раскладывал небольшие кусочки паутины. Все чашки Петри подписал дата начала эксперимента, вид культуры микроорганизмов, наименование вида паука, чью паутину исследуем. Чашки помещал в термостат, с температурой 22.6°С температура наиболее благоприятной для выращивания бактерий. Если паутина обладает антибактериальными свойствами, то роста колоний микроорганизмов вокруг самой паутины не будет. Через 5 суток производил визуальный анализ количества бактерий в чашках Петри. Оценил интенсивность роста, микроорганизмов вокруг паутины и в целом на чашке.

данные представлены в Таблице 3.

Таблица 3. Интенсивность роста микроорганизмов вокруг паутины и на чашке.

Паутина паука-птицееда Psalmopoeus irminia является наглядным примером доказательством того, что паутина обладает антибактериальными свойствами, паутина сдержала рост бактерий семейства Staphylococcaceae, Streptococcaceae, хотя рост микроорганизмов УПМ кишечной флоры получил развитие, но паутина не дала развитие отдельной колонии Escherichia coli (кишечная палочка). Паутина паука Pterinochilus murinus сдержала рост бактерий семейства Streptococcaceae , но не остановила развитие Staphylococcaceae, также как и паутина Steatoda grossa , в том числе паутины двух видов данных пауков ни как ни повлияли на рост бактерий кишечной палочки.

Проведение исследований представлено в Приложении 2 «Химические опыты и микробиологические исследования»

Заключение:  На основании данных из полученных экспериментов и опытов, а также на основании изученной литературы, я выяснил – антибактериальные свойства паутины определяет белок, его аминокислотный состав, связи белка с углеводами. Белок  спидроин - «фиброин паука». Фиброин - это белок из-за него кровь свёртывается, идет заживление и восстановление, данным процессам способствуют аминокислоты и углеводы.
Аланин – иммуностимулирующее действие, высокая прочность. Глицин – эластичность, упругость. Серин -  способствует восстановительным процессам, заживлению ран, повышает эластичность кожи, для восстановления соединительной и костной тканей, обезболивает. Тирозин - уменьшает боль. Углеводы – способствуют построению клеток и образуют прочный остов клетки. Данные полученные в результате исследования доказывают антибактериальные свойства паутины.  (см. Приложение 2)

На основании данных исследований – я доказал гипотезу, что одной из удивительных особенностей паутины – наличие антибактериальных свойств, и соответственно паутина является материалом, который можно применять в медицине.

2.5. Изготовление медицинской повязкипо методу Юрия Шевнина

В последние годы ученые разных стран мира изучают химический состав паутины и применение ее медицине, об этом говорится в научной статье об исследовании паутины «Технология использования паутины в медицине» Юрия Шевнина, в которой он повествует о возможностях применения паутины

для производства медицинских повязок. [5]

В своей статье Юрий Шевнин «Технология использования паутины в медицине» детально описывает изготовление повязки из паутины паука Linothele megatheloides.

Изготовление моей антибактериальной повязки осуществлялось из паутины Linothele fallax.(Рис. 17)

Паутина паука на марлевой салфетке, наплетенной

в течении 14 дней, (Рис. 17), с помощью стрейч-пленки свернута в рулон, уложена в спецпакет, приготовлена для использования, в случае пореза, ожога, в качестве медицинской повязки. (Рис. 18-20)

Рис. 17 Linothelefallax Рис. 18. Паутина Linothelefallax на марлевой салфетке под микроскопом

Рис. 19 Изготовление Рис.20. Медицинская повязка из паутины медицинский повязки

2.6. Апробация медицинской повязки.

Эксперимент. Сравнение действия бактерицидного лейкопластыря и

медицинской повязки из паутины паука вида LinotheleFallax

Юрий Шевнин проводил испытание медицинской повязки на ожоге.

Юрий Шевнин опробовал паутину для создания противоожоговых повязок. В результате использования этой паутины на ожоге заживление происходило в течение недели. При этом не требовалось дополнительных перевязок и удаления гноя.

Через две недели не осталось даже следов ожога. [5]

Ожог, покрытый бинтом с паутиной Linothele megatheloides.

Апробация проводилась путем наложения повязки из паутины паука вида Linothele Fallax на раневую поверхность.

Апробация проводилась на основе эксперимента путем наложения повязки из паутины и бактерицидного лейкопластыря на раневую поверхность, проводилось сравнение результатов действия на процесс заживления бактерицидного лейкопластыря и повязки из паутины паука вида Linothele Fallax.(Рис.21-24)

Раной называют нарушение целостности кожного покрова.

Заживление ран — процесс восстановление повреждённой ткани с восстановлением её целостности и прочности, которое характеризуется следующими основными фазами:

1) фаза кровотечения: кожа разорвана, микробное загрязнение раны;

2) фаза воспаления: образуется кровяной сгусток;

3) фаза затихания воспалительных реакций, начало формирования новой ткани,

4) фаза полного заживления – регенерация тканей и формирования рубца[11] 

Процесс заживления раны был зафиксирован при помощи фотоаппарата Fujifilm X-50 и цифрового USB  микроскопа Supereyes модель B008 .

Рис.23 Фаза кровотечения под микроскопом

Рис.22 Рана для бактерицидного лейкопластыря 

Рис.21 Рана для повязки из паутины

Рис.24 Наложение повязки из паутины и бактерицидного лейкопластыря на раневую поверхность

Результат заживления раны при наложении антибактериальной повязки из паутины показал в фазе полного заживления – регенерация тканей и формирования рубца быстрый  регенеративный процесс и формирования рубца, чем в ране с бактерицидным лейкопластырем.(Рис.25-26)

Рис.25 Фаза заживления раны при  наложении бактерицидного пластыря

Рис.26 Фаза заживления раны при наложении повязки паутины

Заключение: в результате применения медицинской повязки из паутины все стадии процесса заживления раны прошли быстрее – стягивание краев пореза, меньший воспалительный процесс, быстрый  регенеративный процесс и формирования рубца, в сравнении применения бактерицидного лейкопластыря.

(см. Приложение 3)

Глава III

Применение паутины.

Паутина-биоматериал медицины будущего

Паутина дает почву для изучения и применения человеком в различных отраслях науки. Ученые всего мира изучают свойства паутины и находят рациональное применение этого природного уникального материала для человечества, в частности медицине.

Мои данные, полученные в результате экспериментов, подтверждаются исследованиями ученых, в работах которых говорится об уникальном составе белка паутины, наличие которого определяет в паутине антибактериальных и целебных свойств, и что благодаря данным свойствам паутина используется в качестве биомедицинского материала.

На основании изученного материала и собственных опытов с паутиной на наличие антибактериальных свойств, могу сказать- использование паутины в медицинских целях, позволяет отнести ее к разряду интересных, необычных, и полезных природных материалов.

В новейшем материале заинтересованы хирурги и трансплантологии, для использования его в качестве средства для наложения швов, искусственных связок и сухожилий, создание противоожоговых покрывочных повязок и бинтов, проводятся исследование на получение антибиотиков.[9],[10],[13] 

Отличительная особенность паутины ‑экологичность. Паутина состоит из легко усваиваемых природной средой веществ и не вредит этой среде. Литературные источники повествуют, что в этом отношении паутина пока не имеет аналогов, созданных руками человека.

Человечество скопировало многие из конструкторских находок природы, но такой сложный процесс, как прядение паутины, воспроизвести, пока не удается. Синтезировать паутину химическим путем невозможно — слишком сложное строение белков.

Это уникальное природное средство для быстрого и эффективного лечения любых гноящихся и трудно заживающих ран — от пореза до укуса. Причем лечит она независимо от степени тяжести заболевания и даже в тех случаях, когда антибиотики не помогают. Если паутину приложить к ране, она может остановить кровотечение.[9],[10], [13]

И можно с уверенностью сказать, что такой материал, как паутина, который нам подарила природа, невозможно получить искусственно, получать паутину без помощи пауков ученые не могут научиться до сих пор.

Выводы

- Сравнительный анализ морфологии пауков Steatoda grossa и птицеедов показал различия размеров тел, окраски, окраски и формы карапакса, брюшка, ротового аппарата. 

 -- Проведение химических качественных реакций подтвердило, что паутина‑ это белок, в белке паутины. Химические реакции на наличие углеводов показали в химическом составе паутины присутствие углеводов.

-- Лабораторные исследования антибактериальные свойства паутины - паутина Psalmopoeus irminia сдержала рост бактерий семейства Staphylococcaceae,, Streptococcaceae, и хотя рост микроорганизмов УПМ кишечной флоры получил развитие, но паутина не дала развитие отдельной колонии Escherichia coli. Паутина пауков Pterinochilus murinus и Steatoda grossa сдержала рост бактерий семейства Streptococcaceae, но не остановила развитие Staphylococcaceae,, и никак ни повлияла на рост бактерий кишечной палочки.

- На основании метода Юрия Шевнина была создана медицинская повязка, с использованием паутины паука Linothele fallax.

- Апробация медицинской повязки из паутины на раневой поверхности показала, что все стадии процесса заживления раны прошли быстрее–стягивание краев пореза, меньший воспалительный процесс, быстрый  регенеративный процесс и формирования рубца, в сравнении с результатами применения бактерицидного лейкопластыря.

- Результат работы показал наличие антибактериальных свойств паутины, не зависящее от вида паука. Данные, полученные в результате экспериментов, подтверждаются исследованиями ученых, в работах которых говорится об уникальном составе белка паутины, наличие которого определяет в паутине антибактериальных свойств, и благодаря данным свойствам, паутина используется в качестве биомедицинского материала.

-- Уникальные свойства паутины, основного продукта жизнедеятельности паука, нашло применение в различных областях науки, в частности, в медицине, как экологически чистого материала, также дальнейшее изучение свойств паутины говорит о перспективе исследований паутины, как биоматериала будущего медицины.

---- По теме исследовательской работы оформлены приложение

«Описание видов – паук-синатроп - Steatoda grossa и пауков -птицеедовPsalmopoeusirminia, Pterinochilusmurinus », приложение «Химические опыты и микробиологические исследования паутины», приложение «Изготовление и апробация медицинской повязки» выполнен отчет о проделанной работе в виде презентации слайд-фильма.

Заключение

Результат работы лабораторных исследований паутины показал наличие антибактериальных свойств паутины, не зависящее от вида паука. Данные, полученные в результате экспериментов, подтверждаются исследованиями ученых, в работах которых говорится об уникальном составе белка паутины, наличие которого определяет в паутине антибактериальных, и благодаря данным свойствам, паутина используется в качестве биомедицинского материала, потому, что -

- Паутина – экологична, природный антисептик, не токсична, не вызывает аллергических реакций.

- Паутина не   дает воспаления. Тело не обнаруживает белки паутины  и не вырабатывает на него антитела

- Паутина стимулирует восстановление тканей в ране, действие - кровоостанавливающее и ранозаживляющее.

- Паутина благотворно влияет на рост клеток и разрастание тканей организма .

- Нет бактериального или грибкового роста.

Это Паутина -уникальное природное средство для быстрого и эффективного лечения любых гноящихся и трудно заживающих ран — от пореза до укуса. Причем лечит она независимо от степени тяжести заболевания и даже в тех случаях, когда антибиотики не помогают. Если паутину приложить к ране, она может остановить кровотечение

Значение пауков в окружающем мире и науке значимо. Пауки плетут экологически чистую паутину, аналога по составу паутины ученые не могут получить до сих пор. Уникальные свойства паутины нашли применение в различных областях науки, в частности, в медицине. Дальнейшее изучение свойств паутины говорит о перспективе исследования паутины, как биоматериала будущего медицины.

Список литературы и интернет-источников:

Ланге А.Б. Отряд пауки: научно-популярное издание/ А.Б.Ланге. - М..: Просвещение 1984.-245с.

Бэрни Д. Большая иллюстрированная энциклопедия живой природы/ Д.Бэрни.- М.: Махаон, 2008. – 320с.

Иванов А. В. Пауки, их строение, образ жизни и значение для человека/ А. В. Иванов. - Л.: Изд. Ленинградского Университета,1965. – 304с.

Пауки‑птицееды это… Словари и энциклопедии на Академике [Электронный ресурс] //Академик.‑ 2010‑2016.  URL: http//www.dic.academic.ru/dic./nsf/ruwiki/1274829(дата обращения 03.06.2016)

 (дата обращения 11.07.2016)

Шевнин Ю. Технология использования паутины в медицине[Электронный  ресурс]//Биомолекула.ру.‑ 05.11.2015.URL: http://www.biomolecula.ru/content/1785 (дата обращения11.10.2016)

Ученые решили лечить…паутиной [Электронный ресурс]//Экономичекие известия.  Новости технологий.‑ 11.08.2011. URL: http://www.news.eizvestia.com(дата обращения 20.102016)

 Антибиотики из паутины ‑ новое слово в медицине [Электронный ресурс]//Ком петентно о здоровье на ilive. ‑ 23.01.2017. URL: http://www.ilive.com.ua/news/antibiotiki-iz-pautiny-novoe-slovo- v-medicine_122225i15817.html (дата обращения 11.02.2017)

 Лекция № 3. Строение и функции белков.Ферменты[Электронный ресурс]//Онлайн‑библиотека.Биология.Лекция по  общей  биологии.‑ 2015. URL: http://www.licey.net/free/6‑biologiya/21lekcii_po_obschei_biologii/stages/257‑lekciya__3_stroenie_i_funkcii_belkov_fermenty.html(дата обращения 05.11.2016)

  Кричевский Г. Из жизни гусениц и пауков. Бионанофабрики шелковых волокон[Электронный ресурс]//НОП. Публикации.‑ 08.10.2015.URL: http://www.rusnor.org/pubs/articles/12932.htm(дата обращения 10.11.2016)

 Раков Э.  Химические тайны  паутины [Электронный ресурс]//журнал Химия.№35‑ 2002. URL: http://him.1september.ru/article.php?ID=200203501 (дата обращения 02.02.2017)

Заживление ран[Электронный ресурс]//Медицинский каталог‑ 2015. URL: http://medline-catalog.ru/medstat/hirurgija/zajivlenie_ran.html (дата обращения 02.02.2018)

Приложение 1

«Описание видов – паук-синатроп - Steatoda grossa

ипауков -птицеедов Psalmopoeus irminia, Pterinochilus murinus»

Steatoda grossa (Стеатода крупная)

Ареал: Европа, Азия, Северная и Южная Америка, в Сибири очень часто встречается в помещениях на территории Томска.

Статус: синатропный вид, самка: 6-7 мм; самец: 5-6 мм.

Условия содержания: Субстрат влажный 1 см, 23-28 С, укрытие, веточки

Кормление: любой мелкий, подходящим по размеру живым кормом- небольшие червецы, дрозофилами, обычные домашние муха, личинки мух, плодовые мухи - дрозофилы

Особенности: Один из простейших в содержании пауков, тенетный вид, плетет беспорядочные рыхлые сети, продолжительность жизни-1-2г,

PsalmopoeusIrminia (Псалмопоеус ирминия)

( Венесуэльский солнечный тигр)

Ареал: Южная Америка, Венесуэла.

Статус: 6 см – тело, 16 см – размах лап, самец меньше самки, средняя токсичность.

Тип: Древесный, нетенетный вид, плетет паутину на коряге, стеклах.

Условия содержания: коряга, субстрат 3-4 см, 25-28 С, поилка.

Кормление: мраморные, туркменские тараканы, саранча, сверчки

Особенности:легко разводится в неволе, может рекомендоваться уверенным новичкам,средняя токсичность, быстрый, нервный паук

Psalmopoeus Irminia- самка ,возраст: 5 лет-13L, приобретена 01.11.16 , самец - возраст: 1 год-11L,приобретен - 12.11.16, обе особи куплены в Томске, зоосалон «Тропики»

Pterinochilusmurinus – (Птеренохилус Муринус)

Ареал: Африка

Статус: 6 см – тело, 14 см – размах лап, невероятная токсичность.

Тип: Наземный, плетущий.

Условия содержания: 10 см субстрата.

Особенности: очень красивые паукиочень агрессивные и ядовитые, крайне не рекомендуются новичкам.

Приложение 2.

Химические опыты и микробиологические исследования паутины.

Паутина под микроскопом

Паутина домашнего паукаSteatoda grossa

Паутина паука- птицееда

Химический анализ паутины

Качественная реакция на наличие в паутине белков

Белки. Теория. Белки (протеины) ‑органические соединения, характеризующиеся строго определенным составом и состоящие из аминокислот.

Практика. Получение растворов белков. Цветные реакции на белки.

Значение цветных реакций заключается в том, что они дают возможность установить белковую природу того или иного соединения и доказать присутствие отдельных аминокислот в природных белках.

Ход работы. Получение раствора белка

Экстракция белка из паутины проводилась 10 % раствором сульфата аммония (NH₄)₂SO₄ (из расчета 3г паутины на 20 мл раствора) при постоянном помешивании в течении 3 минут и настаиванием раствора в течении 30 минут. Затем раствор отфильтровывали через смоченный сульфатом аммония фильтр.

Цветные реакции на белки и аминокислоты

1. Биуретовая реакция (реакция Пиотровского). В пробирку наливали 1 мл исследуемого раствора, прибавляли 1 мл 10 % раствора NaOH и 2 – 3 капли 1 % раствора CuSO₄. Содержимое тщательно перемешивали и отмечали синее окрашивание раствора, что свидетельствует о наличии белка в исследуемом растворе, соответственно наличие белка в паутине, такую реакцию дают также ряд аминокислот -гистидин, серин.

2. Ксантопротеиновая реакция. Эта реакция характерна для аминокислот – фенилаланина, тирозина, триптофана, которые содержатся почти во всех белках.

В пробирку наливали 1 мл исследуемого раствора, прибавляли 5–6 капель концентрированной азотной кислоты. В случае присутствия данных аминокислот в пробирке появляются осадки свернувшегося под влиянием кислоты белка, который окрашивается при нагревании в желтый цвет.

3. Реакция Паули (реакция на гистидин и тирозин).

В пробирку наливают по 1 мл 1 % раствора сульфаниловой кислоты в 5 % соляной кислоте и по 2 мл 0,5 % раствора нитрита натрия в каждую. Далее немедленно прибавляют 2 мл исследуемого раствора и после перемешивания содержимого пробирки приливают по 6 мл 10 % карбоната натрия. После смешивания растворов в присутствии гистидина появляется вишнево-красное окрашивание. При наличии в белке аминокислоты тирозина возникает менее интенсивное окрашивание, показало красное окрашивание.

4. Реакция Фоля на серосодержащие аминокислоты.

В пробирку наливают 1 мл исследуемого раствора и прибавляют по 2 мл 10 % раствора NaOH, затем добавляют по 0,05 мл 5 % раствора уксуснокислого свинца и осторожно нагревают на спиртовке 1–2 мин. В присутствии цистеина в белках жидкость темнеет, и через несколько минут выпадает черный осадок сернистого свинца. Осадка после нагревания не было.

Качественные реакции на углеводы

Углеводы (Сахар)

Теория. Углеводы – обширная группа природных органических соединений. Значение углеводов для растительных и животных организмов очень велико. Углеводы являются главным опорным материалом растительных клеток и тканей

Практика.

1. Реакция Троммера. В пробирку наливают 2 мл 2 % исследуемого раствора, затем добавляют 0,5 мл 4 % раствора медного купороса и 1 мл 10 % раствора едкой щелочи.

При нагревании синего раствора, происходит образование осадка оксида меди (I) кирпично-красного цвета. При значительном избытке сахара содержимое пробирки окрашивается в оранжевый или кирпично-красный цвет.

2. Реакция Фелинга. К 2 мл исследуемого раствора приливают 1 мл реактива Фелинга, перемешивают и нагревают. Выпадает красный осадок оксида меди (I) окрашивается в оранжевый.

Цветные реакции на белки и аминокислоты

Химический анализ

Качественная реакция на наличие в паутине углеводов

Микробиологические исследования на антибактериальные свойствапаутины пауков –птицеедов и домашнего паука  Steatoda grossa

Метод поверхностного посева на твердые питательные среды.

Помещаем чашки Петри в термостат, с определенной температурой 22,6С, через пять дней смотрим результат

На каждой чашке Петри подписываем вид паука, чью паутину исследуем

ли

Помещаем в чашки Петри паутину пауков-птицеедов и домашнего паука

Посев культур микроорганизмов на питательные среды, чашки Петри подписываем – дата, вид культуры микроорганизмов

Конец эксперимента

15.12.2016

Начало эксперимента

10.12.2016

Паутина паука-птицееда Psalmopoeus irminia (Псалмопеус Ирминия)

Паутина паука-птицееда Pterinochilus murinus (птеринохилус муринус)

Паутина домашнего паука  Steatoda grossa

Интенсивность роста микроорганизмов вокруг паутины и в целом на чашке.

Приложение 3

Изготовление и апробация медицинской повязки

Изготовление повязки и сравнение ее с бактерицидным пластырем

по методу Юрия Шевнина

В своей статье Юрий Шевнин «Технология использования паутины в медицине» детально описывает изготовление повязки из паутины паука

Linothele megatheloides

Изготовление моей антибактериальной повязки осуществлялось из паутины Linothele fallax

Род: Linothele.

Вид: Fallax.

Ареал обитания: Центральная и Южная Америка, Индия, Мадагаскар, Австралия.

Семейство: Dipluridae.

LinotheleFallax был помещен в определенную конструкцию, пластмассовый

контейнер (с отверстиями для вентиляции) и намоченный стерильный бинт.

ПаутинаLinothele fallaxпод микроскопом

Паутина паука на марлевой салфетке, наплетенной в течении 14 дней

Паутина с марлевой подложкой была извлечена и были приготовлены следующие материалы: пищевая пленка, ножницы.

Повязка была помещена на пленку и обрезана по краям,

с помощью стрейч-пленки свернута в рулон

Повязка готова, приготовлена для использования, в случае пореза, ожога, в качестве медицинской повязки

Эксперимент. Сравнение действия бактерицидного лейкопластыря и паутины паука вида LinotheleFallax

Апробация проводилась на основе эксперимента путем наложения повязки из паутины и бактерицидного лейкопластыря на раневую поверхность, проводилось сравнение результатов действия на процесс заживления бактерицидного лейкопластыря и повязки из паутины паука вида Linothele Fallax

Приготовлено – повязка из паутины, бактерицидный пластыри, мирамистин, , медицинский скотч, стерильные салфетки и медицинские перчатки. Мирамистин применялся только для обработки раны для бактерицидного пластыря, рана для повязка из паутины не обрабатывалась

Раной называют нарушение целостности кожного покрова.

Заживление ран — процесс восстановление повреждённой ткани с восстановлением её целостности и прочности, которое характеризуется следующими основными фазами:

Фаза 1 - кровотечение: кожа разорвана, микробное загрязнение раны;

Фаза 2 - воспаления: образуется кровяной сгусток;

Фаза 3 - затихания воспалительных реакций, начало формирования новой ткани,

Фаза 4 - полного заживления – регенерация тканей и формирования рубца[11] 

Процесс заживления раны был зафиксирован при помощи фотоаппарата Fujifilm X-50 и цифрового USB  микроскопа Supereyes модель B008 

Фаза 1 - кровотечение: кожа разорвана, микробное загрязнение раны

Фаза кровотечения под микроскопом

Рана для бактерицидного лейкопластыря 

Рана для повязки из паутины

На раны были наложены – бактерицидный пластырь, на второй повязка из паутины, закрепленная медицинским скотчем.

Наложение повязки из паутины и бактерицидного лейкопластыря на раневую поверхность

Фаза 2 - воспаление: образуется кровяной сгусток

Фаза 2 раны при наложении повязки паутины

Фаза 2 раны при  наложении

бактерицидного пластыря

Фаза 3 - затихания воспалительных реакций,

начало формирования новой ткани

Фаза 3 раны при наложении повязки паутины

Фаза 3 раны при  наложении

бактерицидного пластыря

Фаза 4 - заживления – регенерация тканей и формирования рубца

Фаза 4 заживления раны при  наложении бактерицидного пластыря

Фаза 4 раны при наложении повязки паутины

Фаза 4 заживления при наложении повязки из паутины и бактерицидного лейкопластыря  на раневую поверхность

Результат заживления раны при наложении антибактериальной повязки из паутины показал в фазе полного заживления – регенерация тканей и формирования рубца быстрый  регенеративный процесс и формирования рубца, чем в ране с бактерицидным лейкопластырем. Повязка из паутины не только помогает заживлению раны, но еще и полностью впитывает остатки крови. Повязка из паутины создается очень легким и доступным способом.

Заключение: в результате применения медицинской повязки из паутины все стадии процесса заживления раны прошли быстрее – стягивание краев пореза, меньший воспалительный процесс, быстрый  регенеративный процесс и формирования рубца, в сравнении применения бактерицидного лейкопластыря.