Тайные свойства борщевика: что ученые создают из опасного сорняка

До середины XX века в средней полосе России о таком растении, как борщевик Сосновского, почти ничего не знали. В природе он растет в горах на субальпийских лугах Кавказа и Закавказья. Причем растет поодиночке и небольшими группами, занимает свое место в природном сообществе, не образуя сплошных зарослей от горизонта до горизонта.

Чего, к сожалению, нельзя сказать о средней полосе и севере России – заросли ядовитого сорняка занимают до 15% природных ландшафтов европейской части страны. Опасный борщевик не только влияет на экологию, но и приводит к генным мутациям у коров и провоцирует сильнейшие ожоги у человека.

Однако последние разработки российских ученых доказывают, что от борщевика может быть польза – и немалая. О полезных свойствах ядовитого растения – в материале РЕН ТВ.

Как появился борщевик Сосновского

Сам Дмитрий Иванович Сосновский, известный исследователь флоры Кавказа, к борщевику никакого отношения не имел – имя четырехметровому гиганту в середине 1940-х дала советский ботаник Ида Манденова (в честь Сосновского тогда называли многие виды кавказских растений).

При этом в средней полосе с борщевиком были знакомы давно, но только с сибирским. Он не такой огромный и опасный, стебли у него мягкие и ароматные – из него готовили супы, салаты и даже некое подобие овощной икры.

В послевоенное время советское сельское хозяйство нужно было восстанавливать из руин. Катастрофически не хватало корма для скота, нужно было сажать что-то неприхотливое, сочное, питательное и быстрорастущее. Тут-то и обратили внимание на кавказский борщевик. Массу растение набирает моментально, размножается так же, сорняки ему не страшны, заморозки тоже.

Техническую базу подготовили быстро. В 1947–1948 годах растение начали высаживать на северо-западе и в Заполярье, потом – в Прибалтике и Белоруссии, а следом – в центральных регионах страны. Борщевиком засевали огромные поля, а также обочины дорог, чтобы получалась живая изгородь.

В последующем борщевик распространился по огромным территориям, вытесняя культурные растения, и этот процесс продолжается.

В 2021 году российские инженеры разработали и испытали дрон, который обнаруживает борщевик Сосновского с воздуха и размечает его на снимках для последующего уничтожения. Испытания показали, что точность определения борщевика на кадрах составляет 96,9%.

Последние достижения российских ученых показывают, что популяцию борщевика можно значительно сократить, не просто уничтожая вредный сорняк, но и используя его в самых разных областях науки и техники.

Борщевик против рака

Первый противоопухолевый препарат на основе ядовитого сорняка создали ученые Мордовского государственного университета имени Огарева. В начале марта они рассказали о разработке фотосенсибилизатора для лечения рака кожи, кишечника, мочевого пузыря и шейки матки.

Действующее вещество препарата – экстракт борщевика Сосновского, который под воздействием облучения ультрафиолетовым светом проникает в ДНК раковых клеток и запускает механизм их самоуничтожения – апоптоз.

Такой эффект позволяет избежать рецидива и является ключевой особенностью нового препарата, отличающей его от других противоопухолевых средств. Аналогов с подобными свойствами еще не существует.

Препарат представляет собой белую жидкость. В ней присутствуют физраствор и липосомы – микроскопические пузырьки, внутри которых содержатся фуранокумарины борщевика (биологически активные соединения, способные вызывать повышение чувствительности к воздействию ультрафиолетового облучения). Оболочка наночастиц по составу близка к мембране клеток человека и биосовместима с ними.

Способ применения препарата заключается в том, что сначала пациенту внутривенно вводится раствор, а через некоторое время опухоль облучается ультрафиолетом.

"Фуранокумарины борщевика Сосновского под влиянием ультрафиолетового света необратимо связываются с ДНК опухолевых клеток. В результате клетки теряют возможность делиться и, как следствие, гибнут путем самоуничтожения (апоптоза). Липосомы, с помощью которых препарат проще проникает в ткани, лучше накапливаются в опухолях, что позволяет повышать эффективность лекарственной терапии", – рассказал изданию "Коммерсант" один из авторов разработки младший научный сотрудник лаборатории фармакокинетики и таргетной фармакотерапии МГУ им Н. П. Огарева Валентин Агеев.

Он отметил, что действующее вещество после воздействия ультрафиолета навсегда связывается с ДНК раковых клеток и даже если данная клетка перешла в спящее состояние (дормантное), то при пробуждении она все равно погибнет. Такой механизм самоуничтожения опухолевых клеток позволяет избежать возвращения болезни.

Борщевик против кожных заболеваний

Ученые Алтайского госуниверситета нашли способ использования ядовитого борщевика Сосновского в дерматологических целях — они создали вытяжку из опасного растения, которая эффективна при лечении кожных заболеваний.

Листья и плоды растения богаты эфирными маслами, в состав которых входят фуранокумарины. Ученые выяснили, что два вида этих биологически активных веществ могут способствовать купированию псориаза и витилиго – кожных аутоиммунных заболеваний, которые сейчас стопроцентно неизлечимы.

Кроме этого, ученые из Барнаула смогли подтвердить, что выделяемые из борщевика эфирные масла обладают противовирусными и антимикробными свойствами и при этом не вызывают резистентность – привыкание к возбудителям болезней.

Специалисты Алтайского госуниверситета подчеркивают, что их проект решает сразу две очень важные задачи. Во-первых, врачи и пациенты получат новое фармакологическое вещество, эффективное в борьбе с заболеваниями кожи. А во-вторых, его производство позволит ликвидировать неконтролируемые заросли сорняка, который опасен и для людей, и для сельского хозяйства.

Лечение кожных болезней – не единственное применение борщевика. Ученые предполагают, что в нем содержится много растительного белка, который можно использовать в производстве спортивного питания.

Борщевик против нефтяных разливов

В университете нефти и газа имени Губкина создали метод по устранению нефтяных разливов и техническому очищению воды специальным сорбентом, в основе которого – борщевик Сосновского.

Использование технологии возможно и в акваториях, и на суше. Материал активно абсорбирует загрязнение в течение полутора часов. Высокая плавучесть и большая сорбционная емкость сравнительно с другими аналогичными материалами из органики делают изобретение почти на 50% эффективнее.

Борщевик против радиации

Российские ученые нашли способ создать особый наносорбент, который поглощает 60–70% ионов урана и радионуклидов, которые присутствуют в грунтовых водах и жидких отходах.

В пресс-службе Российского научного фонда (РНФ) допустили, что наносорбент, который получают из борщевика, можно использовать даже в космосе.

"Мы показали, что наноуглеродные материалы, полученные из стеблей борщевика, можно применять в качестве средств, адсорбирующих вредные элементы. Это позволит сохранить здоровье людей, находящихся в условиях хронического радиационного облучения, в том числе на орбитальных станциях и радиоактивно загрязненных территориях", – пояснила Людмила Кочева, ведущий научный сотрудник федерального исследовательского центра "Коми научный центр УрО РАН".

Борщевик для суперконденсаторов

Суперконденсаторы (СК) представляют собой устройства для накопления. От традиционных батарей они выгодно отличаются высокой мощностью, длительным сроком хранения и продолжительным сроком службы.

Такие свойства отчасти объясняются тем, что в качестве материала электрода выступают активированные углероды с высокоразвитой поверхностью, на которой имеется большое количество пор разного размера.

Борщевик, разросшийся на огромных территориях России, может принести пользу в качестве материала для аккумуляторов. Так решили ученые из Московского университета науки и технологий "МИСИС". Они исследовали возможности волокнистых веществ стеблей растения и предположили, что именно в них можно найти оптимальные электродные свойства.

Стебли ядовитого растения состоят из твердой коры и мягкого внутреннего сердечника, похожего на губку, образующую разнообразную пористую структуру. Такая конструкция эффективна для использования углеродного материала в качестве основы электродов для СК.

Чтобы превратить стебли борщевика в подходящий для применения в качестве электродов материал, необходимо было найти оптимальную технологию их обработки.

Из сухих стеблей борщевика нарезали бруски длиной около сантиметра. Затем для удаления различных неорганических соединений, которые содержатся в стеблях, обработали их соляной кислотой, промыли и высушили. Для получения углеродного материала измельченные стебли борщевика насытили углекислым газом при температуре 400 °С.

На следующей стадии полученный материал смешали с гидроксидом калия и провели его активацию, то есть открыли образовавшиеся поры, в атмосфере аргона при различных температурах.

Обработка исходного углеродного материала при температуре 900 °С привела к образованию поверхности с большим количеством пор размером 2–4 нм.

"Основной параметр работы суперконденсатора – емкость, то есть мера способности накапливать электрический заряд, – пояснил доцент кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин. – Полученная на стеблях борщевика емкость находится на таком же уровне, как и у других материалов. Разумеется, при использовании, например, графена она будет выше. Однако само по себе использование отходов растительного сырья для производства активного углерода – безусловный мировой тренд. С этой стороны труд ученых перспективен и заслуживает интереса".

Борщевик для строительства

Пористые волокна борщевика Сосновского заинтересовали и специалистов из Московского государственного строительного университета. Доцент МГСУ Михаил Бруяко вместе со студентами-магистрами разработал на его основе новый стройматериал.

"Это растение с пористыми, но очень прочными волокнами, которые после измельчения и обработки могут заменить не только древесный наполнитель для стройматериалов, но и стать аналогом газобетонных блоков", – считает Бруяко.

В ходе экспериментов исследователи сделали выводы, что среди основных достоинств борщевика Сосновского – способность обеспечивать тепло- и звукоизоляцию стройматериалов при использовании его в качестве наполнителя. А после вымачивания в специальном растворе его волокна становятся устойчивыми к огню.

Измельченное растение хорошо сочетается с гипсом и придает ему армирующие свойства. А главное – борщевика много и он бесплатный, то есть процесс строительства можно значительно удешевить.

Магистр МГСУ Элина Горбунова, принимавшая участие в разработке проекта, добавляет, что из борщевика Сосновского можно не только делать блоки по типу цементных и газобетонных, но и строительные наполнители и смеси, включая штукатурку для внутренней отделки помещений.