Установка выращивания биокристаллов с активным управлением процессом…
5
ждения и минимизируется развитие термогравитационной конвек-
ции). После образования одного или нескольких зародышей во всем
объеме капилляра либо устанавливается одна и та же температура
Т
2
,
которая остается неизменной в течение всего последующего процес-
са роста, либо
Т
1
и
Т
2
могут плавно меняться по определенной про-
грамме для компенсации истощения раствора по мере роста кристал-
ла. Применение такой методики позволяет гарантированно разделить
процессы зародышеобразования и дальнейшего роста кристалла пу-
тем изменения степени пересыщения.
В ходе экспериментов было установлено, что уже первый экспе-
риментальный образец аппаратуры для кристаллизации биоматериа-
лов позволил осуществлять прецизионное управление градиентом
температуры в ячейках капиллярного типа, исключающее образование
зародышей по всему объему раствора. Полученные экспериментально
кристаллы модельного белка лизоцима показали высокое совершен-
ство структуры, установленное с применением рентгенодифракцион-
ных исследований, что подтвердило эффективность метода [6].
Конструктивно были возможны два варианта компоновки оборудо-
вания: моноблочный и двухблочный. Моноблочный вариант содержал
автономный герметичный модуль «Биорост-1» с интегрированной
электронной системой управления и измерения (ЭСУИ). Установка
«Биорост-1» включала в себя технологический блок кристаллизатора,
капилляр с раствором белка (объем раствора 10…15 мкл), систему ав-
томатизированного управления процессом роста и систему визуального
контроля с использованием микроскопа. ЭСУИ предназначена для
управления процессом эксперимента, сбора и предварительной обра-
ботки данных с различных датчиков, накопления результатов экспери-
мента и передачи их в компьютер. В моноблочной конструкции систе-
ма автоматизированного управления установкой, способная поддержи-
вать температуру в диапазоне 0…40 °С, размещена в одном корпусе с
блоком кристаллизатора и содержит платы ключей, процессора и ана-
лого-цифрового преобразователя; широтно-импульсный модулятор;
усилители; силовой разъем; интерфейсные разъемы для связи с персо-
нальным компьютером. В технологическом отсеке размещены термо-
электрические модули Пельтье, термосопротивления и термодатчики,
медный конус, капилляр, интерфейсный разъем. Анодированные алю-
миниевые радиаторы установлены снаружи (рис. 1).
Капилляр, подсвечиваемый светодиодом, находится в левой части
корпуса, а в правой части располагается управляющая электроника. Ка-
пилляр контактирует с медным конусом (пьедесталом), создающим пе-
репад температур в данной точке. Управляющими параметрами явля-
ются две температуры: всего корпуса и конуса, которые могут быть
установлены независимо в диапазоне 0…40 °C с шагом 0,1 °C. При
практических экспериментах корпус работает как термостат, а конус —
как источник или сток теплоты в зависимости от режима работы.
