От космоса до биопринтинга. Белорусские теплофизики представили новые разработки
- Подписаться на
Белорусские ученые на XVI Минском международном форуме по тепломассообмену представили новые разработки, сообщает корреспондент агентства «Минск-Новости».
На XVI Минский международный форум по тепломассообмену съехалось свыше 100 участников более чем из 15 стран мира. Организаторами форума выступают Международный центр по тепломассообмену, НАН и РАН РФ, правительственные структуры Беларуси и России. Статусность минского форума связана с высоким авторитетом белорусской научной школы теплофизики. Один из ее основателей, академик Алексей Лыков, стоял у истоков создания Международного центра по тепломассообмену.
С последними достижениями белорусских ученых познакомили участников XVI Минского международного форума по тепломассообмену, который проходит в эти дни в белорусской столице.
Керамика для космоса…
— Ученые нашего института выступили на форуме с пленарным докладом по высокотемпературной карбидокремниевой керамике. Этот материал был создан в нашем институте за два с половиной года фактически с нуля, — рассказывает заместитель директора Института тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси кандидат технических наук Светлана Данилова-Третьяк. — Такая керамика разрабатывалась для подложки к зеркалам космических телескопов. В Минске работает предприятие «Пеленг», которое выпускает космические зеркала. Проблемой было изготовление к ним подложки. Для нее требовался теплопроводный материал с ограниченным коэффициентом термического расширения, чтобы зеркало не деформировалось в космосе. Крайне важным условием был и малый вес подложки, иначе отправка тяжелого компонента в космос обойдется очень дорого.
…и земли
Создав высокотемпературную карбидокремниевую керамику, белорусские ученые-теплофизики эти задачи решили. А потом начали искать, где применить свойства этого материала в земных условиях. Выяснилось, что из него можно изготавливать футляры для хранения радиоактивных отходов. В высокотемпературных горелках тоже необходим температуростойкий материал с высокой теплопроводностью. Всеми этими свойствами обладает карбидокремниевая керамика. Наконец, на ее основе ученые Института тепло- и массообмена НАН создали теплозащитный керамический материал и даже образец суперконденсатора. Он может быть использован для накопителя энергии транспортных средств (кроме легковых автомобилей).
— В нашем институте также проводятся большие исследования процессов горения и детонации различных топливных смесей, — отмечает Светлана Данилова-Третьяк. — В последние годы наши специалисты сконцентрировали усилия на создании новых, особо эффективных композиций топливных смесей для космических летательных аппаратов. И первыми в мире получили результаты такого топлива с повышенным КПД.
3D-принтер от ожогов
Большой медалью Национальной академии наук Беларуси был награжден на форуме заведующий лабораторией синтеза и анализа микро- и наноразмерных материалов Института тепло- и массообмена НАН Беларуси Сергей Филатов. Он и его коллеги в 2021 году разработали протоколы применения биомедицинских клеточных продуктов на 3D-печати и создали 3D-биопринтер. С его помощью можно послойно формировать объекты с использованием биосовместимых клеточных препаратов и биополимеров в стерильных условиях. Что очень важно — такая технология позволяет избежать контаминации (заражение раны вредоносными бактериями).
Биопринтер для лечения ожогов
Первыми, по словам С. Филатова, стали искусственные заменители сосудов. В перспективе белорусские ученые хотят создать живую ткань с нервами и сосудами. Но это задача далекого будущего из-за крайней сложности проблемы. Чтобы напечатать цифровую копию какого-то сосуда, его фрагмента или живой ткани, нужны десятки часов биопринтинга в стерильных условиях. Живые ткани легкотравмируемые, поэтому быстро их создавать невозможно. Затем напечатанный биообъект нужно вписать в живой организм, чтобы он в нем заработал. Этот этап может занимать месяцы.
— Наша лаборатория занимается аддитивными технологиям. Это научно-техническое направление, связанное с построением объектов по цифровой модели. Если объект создан с помощью компьютера, то затем можно напечатать или изготовить другим способом ее трехмерный вариант, — поясняет С. Филатов. — Занимаемся этим направлением уже четыре года. Начинали с простых моделей — костных имплантов, с пластмассовых моделей копий тканей. Сегодня благодаря техническим достижениям стало возможно выполнять их из живых клеточных материалов.
— Сейчас совместно с Институтом биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси ведем научную работу по этому направлению и через несколько лет, наверное, сможем показать достойный результат, — говорит С. Филатов. — А из простых вещей мы сделали 3D-биопринтер. Он получился достаточно дешевым, потому что предназначен для отработки технологии, а не создания функционально законченных тканей. Также сделали аналог биопринтера, только он печатает не цифровую копию, а просто наносит совместимые клеточные материалы, биомедицинские клеточные препараты на ткани человека.
По информации заведующего лабораторией, такая технология может использоваться для заживления ожогов. Смысл ее в том, чтобы «оживить» пораженные химическими или термическими ожогами участки кожи или других органов. Для этого готовится препарат из собственных клеток человека, а затем в электрическом поле распыляется на поврежденную кожу или поверхность других органов. Это технология биопринтинга. Метод электромагнитогидродинамического распыления позволяет получить равномерное, однородное и стабильное покрытие поврежденной ожогами поверхности ткани и при этом избежать заражений. Иными словами, сэкономить и ткани, и время, и ресурсы.
— Аналогичные технологии уже применяются американцами при полетах в космос, когда в критической ситуации нужно быстро оказать помощь космонавтам, не считаясь с затратами. Наша технология тоже в первую очередь для космоса, — отмечает С. Филатов.
А применение в практической медицине требует многочисленных согласований и разрешений. Так что эти процедуры мы пока отложили.
Фото Тамары Хамицевич
Смотрите также:
