Цели. Провести оценку энергетической эффективности применения схем, включающих колонны с боковыми секциями и отборами, в процессе экстрактивной ректификации смеси тетрагидрофуран–этилацетат–вода с диметилсульфоксидом в качестве разделяющего агента.

Методы. Основным методом исследования являлся вычислительный эксперимент, реализуемый с применением программного комплекса Aspen Plus v. 12. Для моделирования парожидкостного равновесия было использовано уравнение локальных составов UNIQUAC. Параметрическая оптимизация всех рассмотренных в работе схем экстрактивной ректификации выполнялась по критерию суммарных энергетических затрат в кипятильниках колонн.

Результаты. С применением метода графов на основе базовой схемы двухступенчатой экстрактивной ректификации, состоящей из двухотборных колонн, синтезировано два варианта схем, включающих комплексы с частично связанными тепловыми и материальными потоками, и два варианта схем, включающих колонны с боковым отбором. Определены оптимальные рабочие параметры базовой схемы, а также всех полученных на ее основе схем. Схемы, включающие колонны с боковыми отборами, смоделированы в двух вариантах, а именно: с отбором бокового потока в паровой и в жидкой фазах. Проведена оценка энергоэффективности предложенных схем по сравнению с базовой схемой.

Выводы. Выявлено, что фазовое состояние бокового отбора мало влияет на суммарные энергозатраты в кипятильниках колонн, при этом количество жидкофазного бокового потока в 1.4–5.2 раза больше, чем парофазного. Установлено, что среди схем, включающих сложные колонны с боковой секцией, максимальное снижение энергозатрат на 5.9% относительно схемы из двухотборных колонн обеспечивает схема, в которой реализуется термическая связь между второй экстрактивной колонной и колонной регенерации разделяющего агента. Термическое связывание экстрактивных колонн дает существенно меньшую экономию энергозатрат (1.36%). Среди схем, включающих сложные колонны с боковым отбором, наибольшей энергоэффективностью (5.9%) характеризуется схема, в которой осуществляется отбор потока в паровой фазе из второй экстрактивной колонны в колонну регенерации.

Цели. Анализ физико-химических и антигенных свойств рекомбинантного белка гемагглютинина вируса свиного гриппа штамма А/H1N1 — swH1-His — полученного путем трансдукции суспензионной линии HEK293 рекомбинантным аденовирусом человека 5-го серотипа.

Методы. Сборку целевого гена гемагглютинина de novo проводили методом полимеразной цепной реакции. Рекомбинантный аденовирус recAd5-swH1-His получали с помощью набора AdEasy™ Adenoviral Vector System, накопление препаративных количеств рекомбинантного белка проводили методом трансдукции recAd5-swH1-His суспензионной культуры клеток HEK293 в биореакторе волнового типа. Методом металл-хелатной аффинной очистки на сорбенте выделили рекомбинантный гемагглютинин из культуральной среды. Методами электрофореза и вестерн-блота определили его молекулярную массу, показали ее соответствие ожидаемой, а также наличие гистидиновых остатков. Методом непрямого иммуноферментного анализа со специфическими сыворотками установили антигенную специфичность swH1-His.

Результаты. В ходе работы получили рекомбинантный гемагглютинин swH1-His в количестве 1.2 мг из 50 мл культуральной жидкости, доказали соответствие его массы заявленной молекулярной массе (≈70 кДа) и наличие сшивки с гистидиновыми остатками, а также показали антигенную специфичность swH1-His в реакции с сыворотками.

Выводы. Определены физико-химическая и антигенная характеристики рекомбинантного белка гемагглютинина свиного гриппа А/H1N1 (swH1-His), полученного трансдукцией клеток HEK293 рекомбинантным аденовирусом человека 5-го серотипа. В дальнейшем полученный рекомбинантный гемагглютинин может быть использован как антиген для диагностики гриппа животных и человека.

Цели. Целлюлаза — мультиферментный комплекс, расщепляющий целлюлозу, содержащуюся в клеточных стенках растений. В состав целлюлазы входят ферменты трех видов: эндоглюканазы, экзоглюканазы и β-глюкозидазы, каждый из которых участвует в процессах разрушения определенных химических связей в целлюлозе. Нанобиокатализаторы на основе целлюлазы, иммобилизованной на наноструктурированных носителях, используются для каталитического гидролиза отходов биомассы, а также в пищевой промышленности и для защиты окружающей среды. Цель настоящего исследования — представить обзор научных разработок по иммобилизации целлюлазы на наноструктурированных носителях.

Методы. Проанализированы опубликованные за последние пять лет научные работы, касающиеся основных аспектов иммобилизации целлюлазы — фермента для переработки отходов целлюлозной биомассы — на наноструктурированных носителях. Рассмотрены методы иммобилизации целлюлазы, морфология наноструктурированных носителей, а также факторы, влияющие на активность ферментов и позволяющие достичь максимальной конверсии целлюлозосодержащих отходов растительного происхождения.

Результаты. Наноструктурированные носители обладают большой площадью поверхности, обеспечивая высокую эффективность иммобилизации, а также создают благоприятную среду для активизации целлюлазы и увеличения ее стабильности. Это позволяет создавать нанобиокатализаторы для эффективного превращения целлюлозного субстрата. Проведенный анализ последних тенденций показывает, что за последние пять лет в методах иммобилизации и составах носителей произошли положительные изменения. Описаны такие наноструктурированные носители, как слои графена, полимерные наночастицы, наногидрогели, нановолокна, кремнеземные наночастицы, иерархические пористые материалы и магнитные наночастицы.

Выводы. Магниторазделяемые носители повышают надежность биокатализатора и облегчают биокаталитические процессы. Использование магнитных наночастиц особенно выгодно ввиду их легкого отделения и возможности извлечения нанобиокатализатора для повторного использования.

Цели. Оценка эффективности применения N-[(1RS)-камфан-2-илиден]анилина в качестве ультрафиолетового (УФ) абсорбера при 3D-печати методом цифровой обработки света (digital light processing, DLP).

Методы. Параметры процесса полимеризации определялись на дифференциальном сканирующем калориметре Netzsch DSC 204 F1 Phoenix с приставкой УФ-облучения OmniCure S2000 (светофильтр 400–500 нм). Образцы печатали на 3D-принтере Minicube ULTRA со светодиодным источником излучения 405 нм. Линейную точность при печати оценивали по ГОСТ Р 59586-2021 (ISO 52902:2019). Прочностные характеристики определяли с использованием универсальной испытательной машины Zwick/Roell Zwicki Z5.0, деформационную теплостойкость — на приборе Gotech HDT-HV-2000-3.

Результаты. Значения степени превращения двойных связей, определенные по результатам дифференциальной сканирующей калориметрии для фотополимеризующейся композиции (ФПК), содержащей анилы камфоры, практически совпадают с таковыми для композиции без УФ-абсорбера. Высокое содержание гель-фракции в образцах свидетельствует о получении густосетчатых полимеров. Уровень достигаемых физико-механических свойств, определяемых показателями при растяжении и изгибе, практически не зависит от типа рассматриваемых УФ-абсорберов. Значения прочности при растяжении близки к характеристикам материалов на основе олигокарбонатметакрилата ОКМ-2, получаемым в условиях радиационной полимеризации. Отклонение от линейных размеров для материалов, содержащих анилы камфоры, меньше, чем при отсутствии в составе ФПК УФ-абсорбера или при использовании в качестве такового производного триазола.

Выводы. Подтверждена эффективность применения анилов камфоры в составе ФПК в качестве УФ-абсорбера. При высокой линейной точности печати реализуемо получение густосетчатых полимеров с высоким уровнем физико-механических характеристик и деформационной теплостойкости.

Цели. Изучение свойств газопроницаемости биокомпозитных материалов на основе синтетических полимеров и природных наполнителей.

Методы. Объектами исследования являлись смеси полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА), при различном соотношении ПЭНП/СЭВА, а также биокомпозиты на основе данных полимеров с природными целлюлозосодержащими наполнителями (древесная мука (ДМ) и микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ)). У полученных композитов манометрическим методом определяли коэффициенты газопроницаемости, диффузии и растворимости по кислороду. Рассматривалась зависимость диффузионных свойств полимерных смесей состава ПЭНП/СЭВА и биокомпозитов состава ПЭНП/СЭВА/природный наполнитель от содержания СЭВА в композитах.

Результаты. Показано, что с увеличением содержания СЭВА в полимерной матрице увеличивается коэффициент газопроницаемости, коэффициент диффузии кислорода и его растворимость. Показана разница диффузионных характеристик биокомпозиционных материалов, полученных с использованием твердых частиц наполнителей, существенно различающихся по своей форме. Дана интерпретация полученных результатов, объясняющая снижение диффузии повышением жесткости биокомпозитов.

Выводы. С повышением содержания СЭВА в смеси с ПЭНП линейно увеличивается газопроницаемость по кислороду. Также при этом увеличиваются диффузия и растворимость кислорода в пленке. При введении целлюлозосодержащего наполнителя, газопроницаемость композитов падает практически в два раза. Очевидно, что снижение газопроницаемости связано с морфологией частиц наполнителя, увеличивающего путь молекулам газа. Растворимость кислорода для композитов с МКЦ и ДМ не одинакова, что связано с формой частиц наполнителей. Шероховатые и более вытянутые частицы ДМ формируют более жесткую, менее проницаемую структуру биокомпозита, чем гладкие сферические частицы МКЦ.

Цели. Исследование влияния содержания лантана в системе Fe₂O₃–Li₂O–La(OH)₃ на фазообразование, а также структурные и электромагнитные свойства композиционного материала на основе литиевого феррита, полученного с помощью высокотемпературной керамической технологии.

Методы. Введение лантана происходило на начальном этапе смешивания компонентов Fe₂O₃/Li₂CO₃/La(OH)₃ в определенном весовом соотношении, затем полученные образцы были направлены на предварительный синтез при температуре 900°С в течение 240 мин в атмосфере воздуха и дальнейшее спекание в дилатометре при температуре 1100°C в течение 120 мин. Методами рентгенофазового анализа (РФА), термогравиметрии (ТГ), дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК), а также сканирующей электронной микроскопии проведено исследование микроструктуры и свойств исследуемых композиционных образцов.

Результаты. Методом РФА установлено, что после твердофазного синтеза происходит образование двухфазной структуры, состоящей из магнитной фазы литиевого феррита Li_0.5Fe_2.5O₄ и перовскитоподобной фазы LaFeO₃. Проведение РФА после спекания показало, что процесс высокотемпературного нагрева не оказал влияния на изменения фазового состава образцов. Дилатометрические кривые усадки, полученные во время спекания, показали, что введение La уменьшает скорость уплотнения образцов на стадии их нагрева. Спеченные образцы характеризовались плотностью 4.34, 3.84, 3.93 г/см³ и пористостью 0.7, 16 и 18% с увеличением на этапе синтеза массового содержания La(OH)₃. Также наблюдалось уменьшение размеров зерна. Увеличение количества добавки La(OH)₃ c 0 до 4.4 и 13.9 мас. % привело к увеличению в образцах концентрации фазы LaFeO₃ до 4.2 и

16.6 мас. %, что явилось причиной снижения значений удельной намагниченности насыщения соответственно с 59.4 до 58.2 и 49.7 Гс∙см³/г и начальной магнитной проницаемости с 41.6 до 22.8 и 19.5. С помощью ТГ и ДСК показано, что высокотемпературное спекание литиевого феррита без добавок приводит к преимущественному формированию разупорядоченной b-фазы Li_0.5Fe_2.5O₄, имеющей заниженное значение температуры Кюри 626°С. Данный процесс связан с нарушением стехиометрического состава образцов по литию и кислороду вследствие выхода данных элементов из образцов во время высокотемпературного спекания.

Выводы. Введение лантана при получении литиевого феррита препятствует во время спекания нарушению стехиометрического состава феррита за счет построения дополнительной решетки LaFeO₃, что подтверждено высокими значениями температуры Кюри 631°С. Также установлено, что введение лантана приводит к значительному увеличению удельного электрического сопротивления с 5 ∙ 10² до 6 ∙ 10⁹ и 1 ∙ 10¹² Ом∙см, что может быть связано как с изменением микроструктуры образцов, так и с изменением их фазового состава.

Цели. Недавно открыто, что при последовательной вибрационной обработке интактной воды совместно с раствором вещества, находящихся в разных, вплотную расположенных пробирках, можно получить образцы воды, обладающие измененными физико-химическими свойствами. Такие образцы названы нами «вибрационными итерациями». При добавлении вибрационных итераций в исходную субстанцию, они способны изменять ее физико-химические свойства, т.е. вибрационные итерации обладают поствибрационной активностью. Кроме того, было показано, что вибрационные итерации можно получить при использовании в качестве исходной субстанции воды, обработанной магнитным полем. Это позволило предположить, что феномен поствибрационной активности имеет универсальный характер. Для подтверждения этой гипотезы в настоящем исследовании в качестве исходной субстанции для приготовления вибрационных итераций использовали воду, обработанную электрическим сигналом с различными параметрами (электрохимически активированная вода).

Методы. Изучение физико-химических свойств полученных вибрационных итераций, которые являются производными от электрохимически активированной воды, проводили методами кондуктометрии, терагерцовой спектроскопии, радиометрии. Воздействие исходной субстанции или ее вибрационных итераций на интактную воду (нейтральный носитель) оценивали методом динамического рассеяния света. Для этого измеряли интенсивность рассеяния света образцом и гидродинамический диаметр оптических гетерогенностей. Кроме этого, пропускали через образцы электрический сигнал для определения коэффициента его ослабления.

Результаты. Показано, что полученные вибрационные итерации и их смеси с водой отличаются от интактной воды по значениям удельной электропроводности, потока мощности микроволнового излучения, а также по вкладу основного (Дебаевского) релаксационного процесса в общий диэлектрический отклик. Смеси вибрационных итераций с водой также отличаются от интактной воды по размеру оптических гетерогенностей. Аналогично вибрационным итерациям, для которых в качестве исходной субстанции использовали растворы высоко- и низкомолекулярных веществ, вибрационные итерации, полученные с использованием электрохимически активированной воды, в соответствии с физико-химическими свойствами могут быть классифицированы на различные группы (фракции). Показано, что физико-химические характеристики таких групп изменяются в различной степени в зависимости от показателей электрического сигнала, использованного для получения исходной субстанции. Кроме того, в данных смесях меняется эффективность распространения электрического сигнала, оцениваемая по коэффициенту его ослабления. Внесение исходной субстанции (электрохимически активированной воды) в интактную воду также приводит к изменениям физико-химических свойств полученной смеси по сравнению с контролем. Аналогично, в зависимости от показателей электрического сигнала, использованного для получения исходной субстанции, выраженность изменений физико-химических характеристик смеси различается.

Выводы. Показана принципиальная возможность получения вибрационных итераций из электрохимически активированной воды, аналогично вибрационным итерациям растворов, использованных в других исследованиях, что является подтверждением универсальности феномена поствибрационной активности.