ПРИРОДА И СВОЙСТВА ФАГОВ. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА. ОСНОВНЫЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ ФАГОВ

Цель: провести анализ современных данных о строении, стабильности и применении бактериофагов в биотехнологии и нанотехнологиях, выявить факторы, определяющие их эффективность, и рассмотреть перспективы их использования в медицинских и  биотехнологических областях.

Бактериофаги (фаги) — вирусы, избирательно инфицирующие бактериальные клетки, обладают высоким потенциалом для применения в биотехнологии, медицине и нанотехнологиях. Их специфичность и способность разрушать бактерии делают их перспективным инструментом в борьбе с антибиотикорезистентными инфекциями и в биотехнологических процессах. Основным структурным элементом фага является нуклеокапсид, включающий нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК) и белковый капсид. Капсид, обладающий квазикристаллической структурой, защищает геном и участвует в проникновении в бактериальную клетку. Плотность упаковки нуклеиновой кислоты и межбелковые взаимодействия определяют устойчивость фагов к внешним факторам, таким как температура, pH и химические агенты [1, с. 206]. 

Физико-химические свойства фагов, включая степень гидратации нуклеиновой кислоты и структуру капсида, критически важны для их стабильности. Для сохранения активности применяются лиофилизация, стабилизирующие буферы и нанотехнологические решения, такие как инкапсуляция в полимерные или липидные наночастицы. Эти методы обеспечивают устойчивость при хранении и транспортировке, что важно для медицинского и промышленного использования [3, с. 660]. 

Бактериофаги классифицируются по структуре капсида и наличию дополнительных элементов. Хвостовые фаги (Caudovirales) с икосаэдрическим или удлинённым капсидом и хвостовым аппаратом (Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae) наиболее распространены и широко применяются в фаговой терапии. Филаментозные фаги (Inoviridae) имеют нитевидную форму и инфицируют без разрушения клетки-хозяина. Полиэдрические фаги (Microviridae, Cystoviridae) содержат одноцепочечную ДНК или РНК и используются в генетической инженерии. Сферические фаги (Leviviridae) с одноцепочечной РНК изучаются в молекулярной биологии [4, с. 1229].

Фаги находят применение в медицине, биотехнологии и промышленности. В медицине фаговая терапия эффективна против мультирезистентных бактерий, таких как Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, особенно при хронических инфекциях. В биотехнологии фаги служат для создания биосенсоров, доставки генетического материала и изучения белковых взаимодействий. В промышленности они контролируют бактериальные популяции в пищевом производстве, сельском хозяйстве и очистке сточных вод. Нанотехнологические методы, такие как инкапсуляция, повышают стабильность фагов, улучшая их биодоступность при пероральном или ингаляционном введении [3, с. 660].

Перспективы применения бактериофагов охватывают разработку биоматериалов, биоинженерных решений и персонализированной медицины. Модификация капсида позволяет адаптировать фаги для доставки лекарств или создания биосенсоров. Их специфичность и биосовместимость делают их идеальными для экологически безопасных биотехнологических процессов. Глубокое понимание структуры, разработка методов стабилизации и адаптация к условиям применения являются ключевыми факторами для успешного использования фагов. Современные исследования продолжают раскрывать их потенциал, делая бактериофаги важным инструментом в науке и промышленности [4, с. 1229].

Таким образом, бактериофаги — это уникальные микроорганизмы, на основе которых разработаны препараты с особыми лечебно-профилактическими свойствами. Природные физиологические механизмы взаимодействия фагов и бактерий, лежащие в основе их действия, открывают широкие перспективы для создания новых видов бактериофагов и способов их применения. С расширением коллекций фагов появятся новые патогены, на которые они смогут воздействовать, а спектр заболеваний, в которых фаги могут быть использованы, будет только расширяться [2, c. 74].