Способность производить лекарства в любом месте и дёшево, при помощи солнца в виде источника энергии как никогда прежде близка к осуществлению. Химики из технологического университета Эйндховена представили мини-реактор, который работает на тех же принципах, что и листья в живой природе. Он поглощает солнечный свет и с его помощью осуществляется химическая реакция. На показе учёные смогли заставить реактор произвести два вида лекарств, противомалярийный артемизинин и противопаразитарный препарат аскаридол. В статье описывается, как этот реактор можно масштабировать и использовать для различных химических взаимодействий, поддерживая стабильное производство при разных погодных условиях. Эта технология может сделать фармацевтическую промышленность более экологически чистой и готова для коммерческого распространения в промышленных масштабах.
Главой команды разработчиков является Тимати Ноэль. Впервые они представили мини-реактор в 2016 году. Прототип использовал природу в качестве образца для преодоления ключевой преграды в использовании солнечной энергии в производстве химических продуктов. Учёные мечтали об этом много лет. Проблема была в том, что солнечный свет генерирует слишком мало энергии для запуска реакций. Обойти это препятствие удалось при помощи трюка, который они подсмотрели у природы. Был разработан очень тонкий канал в так называемых люминесцентных солнечных концентраторах (LSC). Они являются своего рода аналогами вен листьев.
Солнечный свет активирует молекулы жидкости, которые проходят через микроканалы и начинается химическая реакция. Сочетание света и микроканалов увеличивает интенсивность света достаточно, чтобы реакция стартовала. В 2018 году разработчики сообщили, что создали механизм стабилизации производства вне зависимости от объёма солнечного света. Система обратной связи стоит меньше 10 евро, и может ускорять или замедлять производство.
Производство медикаментов в любой момент
Вместо силиконового компонента теперь используется плексиглас. Этот материал дешевле и его легче производить в больших количествах. Кроме того, у него выше отражающий индекс, поэтому собирается больше света. Важнее всего то, что можно добавить больше типов светочувствительных молекул. В результате в этом реакторе возможны все виды химических реакций в видимом световом диапазоне.
В недавней публикации исследователи показали гибкость реактора, проведя разные химические реакции. Две из них состояли из производства описанных выше лекарств. Таким образом, реактор готов к практическому применению. Местные медицинские фабрики могут находиться в труднодоступных местах. Например, лекарства от малярии нужны в джунглях, куда непросто добраться. Такой реактор позволит производить лекарства в любом месте, где есть солнечный свет.
Экологически чистая химическая промышленность
Реактор может устранить нужду в лекарствах, в которых постоянно наблюдается нехватка. Химические реакции в настоящее время требуют наличия токсичных компонентов и большого количества энергии в виде ископаемого топлива. Если использовать видимый свет для стабильного выполнения этих же реакций, это позволит сделать производство дешевле и быстрее.
Ноэль не видит никаких преград на пути практического применения этой технологии, разве что возможность работать только днём. Искусственные листья отлично масштабируются, работая там, где есть солнце. Реакторы можно создавать любого размера, поэтому ожидается начало коммерческого распространения технологии в течение ближайшего года. Для этого потребуется сотрудничество с фармацевтическими компаниями.