Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Института теплофизики имени С.С. Кутателадзе СО РАН и Сургутского госуниверситета разработали модель, которая позволяет точно контролировать размер гидрогелевых капсул, используемых для доставки лекарств и клеточных препаратов.
Микрокапсулы на основе гидрогеля альгината натрия, благодаря своей биосовместимости, считаются перспективными материалами для контролируемой доставки лекарств, клеточной терапии и тканевой инженерии. Однако прогнозировать их поведение в микроканалах сложно из-за совокупности проблем, связанных с гидродинамическими процессами, диффузией ионов кальция в полимерную матрицу и химической реакцией ионного сшивания альгината, приводящей к гелеобразованию.
В классическом варианте для решения этих вопросов используют постоянные значения поверхностного натяжения и угла смачивания. Однако эти параметры не отражают реальную динамику процесса.
Предложенная авторами численная модель позволяет до 30 % точнее прогнозировать образование 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.
