Криобокстың тиімділігі неде?

Әдетте, зертхананың «өз адамы» болады. Оған бөгде біреу жолай алмайды. Жолағанда не істейді?.. Өңкей темір-терсек, құрал-жабдық, былайғы жұртқа мүлде түсініксіз сызба-схемалар. Кірсең, қашып шығасың ғой. Ал зертхананың «адамы» бір бұрышта қандай да бір жабдықтан көз алмай, әлденеге шұқшия әйтеуір бірдеңе жасап отырады. Мен Әбдірахман Уәліұлының Криофизика және криотехнологиялар зертханасына кіргенде, «физик болмағаныма құдайға шүкір» дедім... Бәлкім, сіз де солай дер ме едіңіз. Өйткені физик-ғалым болу дегеніңіз – көл-көсір білім мен тәжірибені былай қойғанда, төзімді талап ететін нағыз «тар жол, тайғақ кешу» ғой. Әңгімені «жұмы­сы­ңыз қандай қиын» деп бастай бергенімде, ол кісі жай ғана жылы жымиды. Сол жымиыстың астында ғалымға тән ізденіс пен еңбекқорлықтың жатқанын сездім. 

Әбдірахман Уәліұлы ғылым жолы күрделі екенін, оған жү­рек­­тің қалауымен бірге асқан шы­дамдылық керек екенін маған бірде түсінікті, бірде түсініксіз тілде айтып жатты. Қолға алынған жоба көп, соның бірі – мобильді төмен­ тем­пе­ра­ту­ралық термотұрақ­тан­дыр­ғыш (криобокс) жасау жобасы көпшіліктің қызығушылығын ту­дырды. Бұл криобокс – қа­ра­пайым тілмен айтқанда, қол­дан-қолға өтуі өте жеңіл кәдімгі тоңазытқыш. «Қазіргі заманда биотехнология мен медици­на­лық зерттеулердің жылдам дамуына орай, вакциналар, тін үлгілері, дәрі-дәрмектер және басқа да биологиялық агент­тер сияқты биологиялық мате­риал­­дардың сақталуын қам­та­­ма­сыз ету қажеттілігі туын­­дау­да. Себебі мұндай ма­те­­риал­дар температуралық ре­жимді қатаң сақтауды талап етеді», – дейді Криофизика және криотехнологиялар зерт­ха­насының меңгерушісі, физи­ка-математика ғылымдарының кандидаты, қауымдастырылған профессор Әбдірахман Ал­дияров. Ал бұл мәселе ден­сау­лық сақтау ұйымдары, төтенше жағдайлар министрліктері, эко­логиялық құрылымдар, сон­дай-ақ еліміздің ғылыми-зерт­теу институттары үшін ерек­ше маңызды. Атап айт­қан­да елдегі проблемалы аймақ­тар­дың экологиялық жағдайын талдауға арналған экспе­ди­ция­ларды жүргізу кезінде био­ло­гиялық үлгілерді алыс ау­маққа тасымалдау қажет бо­­лады, ал мұндайда тұрақты ин­ф­ра­құрылымның болмауы мәселе туғызбай қоймайды.

«Биологиялық материал­дар­ды салқындату мен та­сы­мал­дауға құрғақ мұзды пай­да­лану жиі қолданылатын әдіс бол­ғанымен, оның бірқатар ма­ңызды кемшіліктері бар. Бі­рін­шіден, құрғақ мұздың құны қымбат. Демек, қымбат баға оны экономикалық тұрғыдан тиімсіз етеді. Әсіресе м­а­те­риал­дарды ұзақ уақыт бойы та­сымалдау қажет болған жағ­дайда қымбатшылыққа ұрына­сыз. Екіншіден, құрғақ мұз әр­дайым қажетті температуралық ре­жимді қамтамасыз ете ал­майды, әсіресе өте төмен тем­пе­ратураны (-196 °C дейін) сақ­тау қажет болған жағдайда. Со­нымен қатар құрғақ мұздың интенсивті сублимациясы, кө­мір­­қышқыл газы буының жо­ғары тығыздығына бай­ла­ныс­ты ол әрі тиімсіз әрі қауіпті. Себебі ол температуралық ре­жим­нің және биологиялық ма­те­риалдардың бұзылуына алып келуі мүмкін», – дейді Әб­ді­рах­ман Уәліұлы.

Осыған орай, осы мәселені шешу үшін сұйық азот негізінде жұмыс істейтін мобильді крио­тер­мо­тұрақтандырғышты пай­да­лану жобасы ұсынылды. Сұйық азот өзінің төмен қайнау температурасына (-196 °C) байланысты өте төмен тем­пе­ра­тураға жетуге және оны сақтауға мүмкіндік береді. Бұл биологиялық материалдарды тасымалдауға идеалды сал­қын­датқыш саналады. «Қазақ­стан­да сұйық азотты өндіру кез келген ірі қалада қолже­тім­ді, ал экспедициялар үшін сал­қын­датқыштың қажетті қоры Дьюар ыдыстары арқылы қам­тамасыз етілуі мүмкін. Бұл әдіс­ті экономикалық тұрғыдан тиім­ді және далалық жағ­дай­ларда пайдалануға ыңғайлы етеді», – дейді ғалым.

Сонымен қатар мобильді крио­термотұрақтандырғышты әзір­леу криогендік техно­ло­гиялар саласындағы заманауи тенденцияларға сай келеді. Өйткені олар медицина, био­тех­нология және экология сияқ­ты түрлі салаларда бел­сен­ді түрде өмірге енуде. Бұл тек биологиялық материал­дар­ды тасымалдау тиімділігін арттырумен шектелмей, со­ны­мен бірге еліміздің ғылыми-техникалық әлеуетін дамытуға ықпал етеді, криогендік жаб­дық нарығына инновациялық ше­шімдерді енгізуге жаңа мүм­кіндіктер ашады. Сонымен бұл жобаның тиімділігі неде?

Ғылыми-техникалық жа­ңа­­­лы­ғы: Бұл құрылғының ғы­лыми-техникалық жаңалығы ауаны сұйылту өнімі – сұйық азот­ты кешенді қолдану. Био­ло­гиялық материалдарды сақ­тау­ға, сон­дай-ақ тасымалдауға арналған шағын көлемді төмен темпе­ра­туралы жүйе – нақты тапсыр­ма­ларды орындауға ға­на емес, сонымен бірге Қа­зақ­стан Рес­публикасында крио­ген­дік тех­нологияларды на­­­рыққа ен­гізуге де жол аша­ды.

Мақсаты мен басым­ды­ғы: Мо­бильді төмен темпера­ту­ра­лы термотұрақ­тандыр­ғыш био­логиялық белсенді және тез бұзылатын пре­па­раттарды сақ­тауға, сонымен қатар та­сы­малдауға арналған. Жұмыс істеу принципі – сұйық газдың (сұйық азоттың) сал­қын га­зи­фи­кациясы. Бұл қо­сым­ша энер­­­гия көздерінсіз қажетті тем­ператураны жұмыс ка­ме­расында ұстап тұруға мүм­кін­дік береді.

Термотұрақтан­дырғыш­тың артықшылығы:

• Үнемділік – шетелдік қым­бат баламалардан бас тар­туға мүмкіндік береді. Құ­рылымдық ерекшеліктері тасымал кезінде төмен температураны қамта­ма­сыз етеді.

• Тоңазытқыштың төмен құ­ны – сұйық азоттың сал­қын­да­ту өнімділігіне қарай бағасы құ­рғақ мұздан төмен.

• Автономдылық – жабдық сыртқы энергия көздерін қа­жет етпейді, өйткені гази­фи­ка­ция тасымалданатын ма­те­риал­дардың жылуы есебінен жүреді.

• Еңбек шығынын азайту – құрылғыны қолдану үшін опе­ра­тордың тұрақты жұмыс істеуі қажет емес.

• Қауіпсіздік – жоғары қы­сым мен қозғалмалы бөл­шек­тер­дің болмауы құрылғыны қауіп­сіз етеді.

Құрылымы мен жұмыс принципі:

Термотұрақтандырғыштың жұмысы сұйық азот буын қол­данатын салқындату жүйесіне не­гізделген. Салқындату про­це­сі сұйықтан газға өтетін фа­залық ауысу нәтижесінде жү­ре­ді. Жұмыс заты ретінде сұйық азот қолданылады, ол бу­ланған кезде газ тәрізді азот­қа айналады. 1 литр сұйық азот буланғанда шамамен 720 литр газ тәрізді азот пайда болады (қалыпты қысымда). Сұйық азоттың қайнау тем­пе­ра­турасы (Т=76 К) бөлме тем­пе­ратурасынан едәуір төмен, бұл сыртқы жылу арқылы бу­ла­ну процесін қамтамасыз етеді.

Термотұрақтандырғыштың жұмысы салқындатқыш пен салқындатылатын объекті ара­сындағы теріс кері байланысқа не­гізделген. Сұйық азот тем­пературасы (Т=77,4 К) сақтау ка­мерасына орналастырылған объектілердің температу­ра­сы­нан әлдеқайда төмен. Объек­­­ті­лерден шыққан жылу жы­лу­алмастырғыш арқылы сұйық азотқа беріледі, нә­ти­жесінде ол буланады. Азот буы сақтау камерасына түсіп, объектілерді салқындатады. Объектінің тем­пературасы төмендеген сайын жылу беру мөлшері азая­ды, бұл каме­ра­дағы температураны тұрақ­тан­дыруға мүмкіндік береді.

Криогендік сұйықтықпен толтыру: Термо­тұрақ­тан­дыр­ғыш­ты криогендік сұйықпен тол­тыру әдісі Дьюар ыдысымен жұмыс істеу тәртібіне ұқсас. Кіретін криогендік сұйық ішкі резервуарды салқындатады. Сал­қындату мен толтыру аяқ­талған соң, толтыру клапаны жа­былады.

Гүлзат НҰРМОЛДАҚЫЗЫ