Сотрудники Пермского национального исследовательского политехнического университета (Пермский Политех) создали математическую модель, которая позволит производить лекарства в космосе. Они вывели физическое уравнение, при котором вибрация и гравитация подавляют друг друга. Применение формулы улучшит условия для выращивания специальных белковых кристаллов на космических станциях. Это сделает возможным перенос производства новейших медикаментов на МКС.
Ученые Пермского Политеха провели исследование виброгравитационной конвекции. Результатом стало решение задачи, по условиям которой плоская квадратная полость с неравномерным полем температуры заполнена жидкостью. Она находится в слабом гравитационном поле и под действием вибрации. Используя математические вычисления, ученые получили формулу, при которой гравитация и вибрация подавляют друг друга. В итоге жидкость внутри полости остается в состоянии покоя, и ничто не мешает росту кристаллов.
«Проведя исследование виброгравитационной конвекции — вида теплообмена, при котором внутренняя энергия передается потоками самого вещества в квадратной полости – мы получили возможность контролировать структуру течения жидкости и задавать ее движение внутри квадрата. Параметры можно подобрать так, чтобы течение жидкости внутри полости почти остановилось. Следовательно, ничего не будет препятствовать выращиванию белковых кристаллов», — пояснил один из авторов исследования, студент кафедры авиационных двигателей Пермского Политеха Сергей Плотников.
Сегодня белковые кристаллы используются для разработки новейших лекарственных препаратов, направленных, в частности, на борьбу против онкологических заболеваний и мышечной дистрофии. Такие кристаллы растут в специально подобранных растворах, при этом жидкость должна находиться в состоянии покоя в закрытом сосуде. Их невозможно вырастить на Земле из-за действия гравитации. Теперь, благодаря разработке пермских политехников, производство лекарств станет возможным на созданных в будущем космических фабриках или на МКС.
Исследование виброгравитационной конвекции опубликовано в высокорейтинговом журнале «Microgravity Science and Technology» 2022 года. Оно выполнено в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (нацпроекта «Наука и университеты»).
