Студенты СПбГУ придумали, как сделать химический синтез быстрее и безопаснее

Команда «ХимТок», участники конкурса «Start-up СПбГУ», создает микрореактор, который поможет усовершенствовать химический синтез. Разработка ребят, нацеленная в первую очередь на научные институты и фармацевтические компании, значительно ускорит этот процесс, а также сделает его безопаснее и дешевле.

Традиционный химический синтез, при котором растворенные в колбе вещества реагируют друг с другом, сегодня показывает пределы своих возможностей. Во-первых, такая реакция может длиться несколько суток. Во-вторых, процесс достаточно трудоемкий и требует специально оборудованного помещения. В-третьих, объем сосуда, в который помещаются вещества, ограничен, поэтому, если нужно смешать большое количество реагентов или изменить условия реакции, ее придется запускать не один раз.

В основе нашей разработки лежит технология проточной химии. Подобные реакторы уже выпускаются за рубежом и пользуются большой популярностью в крупном производстве, но в России позволить себе такие установки могут лишь очень состоятельные предприятия. Мы же создаем более компактный прибор — микрореактор, который приспособлен для учебных лабораторий, научных институтов и фармацевтических компаний.

Капитан команды Анна Васильева

Главное преимущество проточного метода синтеза перед традиционным в автоматизации процесса: он запускается и регулируется компьютерной программой, которую настраивает исследователь. Из сосудов с реагентами с помощью насосов два вещества проходят по маленьким трубкам — микроканалам — и достигают смесителя, в котором происходит смешивание компонентов. Если синтез состоит из нескольких стадий, то к микроканалам последовательно присоединяются новые, с каждым из которых начинается следующий этап получения вещества. Когда процесс завершается, из микрореактора продукты попадают в анализатор, который показывает, каков результат синтеза, а затем в коллектор, откуда их достает специалист.

«Вещества подаются в трубки постепенно, со скоростью, которую задает компьютер. Если нас не устраивают показатели анализатора, мы можем изменить скорость подачи одного из реагентов, тем самым повлияв и на его концентрацию, прямо в ходе реакции, — подчеркивает научный руководитель проекта кандидат химических наук Владимир Михайлов. — Это позволит сэкономить реагенты, так как, исправив ошибку на начальной стадии, основной объем веществ можно синтезировать с верными параметрами. К тому же процесс становится безопаснее, потому что, поняв, что выбранное соотношение компонентов может привести к взрыву, ученый остановит реакцию. А благодаря непрерывной подаче веществ к смесителю и тому, что их можно добавить в сосуды в любой момент реакции, проточный синтез проходит в несколько раз быстрее, чем традиционный».

Прибор гораздо дешевле зарубежных аналогов: инноваторы нашли отечественных поставщиков расходного материала и типовых конструкторских деталей, не уступающих по качеству зарубежным, по привлекательным ценам. Сейчас участники готовятся к финалу, где продемонстрируют уже созданный прототип.

Команда «ХимТок» состоит из пяти человек. Ее капитан Анна Васильева (направление «Химия, физика и механика материалов») занимается наукоемкой частью проекта. Сергей Ржевский (направление «Химия, физика и механика материалов») выполняет конструкторскую работу. Егор Кочешков и Анна Петрова (направление «Менеджмент и управление бизнес-процессами») проводят переговоры с будущими потребителями. Артур Нагаев (направление «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем») ответственен за программное обеспечение разработки. Научный руководитель проекта — кандидат химических наук Владимир Николаевич Михайлов.