В международном журнале International Communications in Heat and Mass Transfer опубликована статья научных сотрудников ИТ СО РАН

В международном журнале International Communications in Heat and Mass Transfer (Q1, IF: 6,4) опубликована статья «Формирование капель гидрогеля в коаксиальных мини-каналах определяется углом смачивания и пространственно-временными градиентами поверхностного натяжения» коллектива авторов: Андрея Лукьянова, Ивана Вожакова (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН), Максима Пискунова (Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Институт естественных и технических наук СурГУ).

Ученые в составе научной коллаборации нашли способ точно контролировать размер гидрогелевых капсул, используемых для доставки лекарств и клеточных препаратов. Результаты исследований показали, что численная модель помогает до 30 % точнее, по сравнению с аналогичными моделями, предсказать поведение капсул геля. Микрокапсулы на основе гидрогеля альгината натрия благодаря своей биосовместимости являются перспективными материалами для контролируемой доставки лекарств, клеточной терапии и тканевой инженерии. Однако, прогнозировать их размер в микроканалах затруднительно из-за совокупности проблем гидродинамических процессов, диффузии ионов кальция в полимерную матрицу и химической реакции ионного сшивания альгината, приводящей к гелеобразованию. Классические модели для решения этих вопросов использовали постоянные значения поверхностного натяжения и угла смачивания, но они не отражали реальную динамику процесса.

Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политеха и лаборатории физической гидродинамики ИТ СО РАН представили новую численную модель образования капель гидрогеля. Она выполнена в программном пакете OpenFOAM и основана на двух моделях динамического поверхностного натяжения (временного и пространственного), эффекте Марангони и анализе режимов смачивания. Исследования показали, что угол смачивания влияет на размер капель: при низком угле капля прилипает к стенке канала и образуются крупные капсулы, а при высоком – линия контакта смещается внутрь канала и формируются мелкие капсулы.

Исследование проводилось в рамках госзадания Департамента образования и науки Ханты-Мансийского автономного округа – Югра (№2023-578-05). 

Источник: Минобрнауки РФ