Специальные холодильники, стоящие за COVID

Одной из громких новостей на прошлой неделе стало объявление результатов клинических испытаний, которые свидетельствуют о том, что новая вакцина против COVID-19, разработанная совместными усилиями американских и немецких компаний Pfizer и BioNTech, весьма эффективна в обеспечении иммунитета к вирусу. В разгар того, что для многих стран является вторым всплеском глобальной пандемии, эта новость была воспринята с восторгом и стала предметом многочисленных политических маневров.

Хотя в настоящее время у нас есть две вакцины-кандидата с очень положительными результатами испытаний, одна из самых интересных вещей для нас — это необходимость хранить дозы вакцины Pfizer/BioNTech в крайне холодном состоянии до тех пор, пока они не будут введены. Давайте углубимся в детали рассматриваемой проблемы охлаждения.

Эту конкретную вакцину следует хранить в холодильнике при температуре -80 градусов по Цельсию до тех пор, пока она не будет готова к использованию. Это представляет собой серьезную проблему для любой программы массовой вакцинации, поскольку, хотя морозильники при температуре -80 градусов являются решенным делом с точки зрения производства, их обычно не можно найти в общественных учреждениях здравоохранения. Они могут быть в лабораториях и крупных больницах, но нам говорят, что даже в развитой стране врачи общей практики, которым будет поручено вводить вакцину, до сих пор не испытывали в ней особой необходимости. Если это представляет проблему в стране со значительными ресурсами, то она значительно усугубляется в менее богатых регионах мира, поскольку для эффективной борьбы с глобальной пандемией крайне важно, чтобы вся планета была вакцинирована, чтобы избежать оставшегося резервуара инфекции.

Я не биолог, но на каждом школьном уроке биологии детей учат основам вакцинации. В конце 18 века доктор Эдвард Дженнер успешно привил мальчику вирус коровьей оспы, чтобы придать ему иммунитет к оспе, и на основе этого развил науку иммунологии. Вполне вероятно, что мы все получим аналогичные вакцины, которые наша школьная биология упрощает для нас как ослабленные или менее мощные родственники цели, и тот факт, что прошлые убийцы теперь отступают в народной памяти, является свидетельством их успеха.

Эти уколы мои врачи и их команда в Оксфордшире делают тысячами, и с их помощью они могут защитить поколения британских детей, используя только относительно обычный холодильник. Что же такого особенного в вакцине Pfizer/BioNTech? Ответ кроется в методе ее действия: вместо того, чтобы подвергать нас воздействию патогена, это так называемая РНК-вакцина. Он содержит фрагмент генетического материала вируса, который после введения проникает в наши клетки и запускает их иммунный ответ на коронавирус. Проблема, как нам говорят, заключается в хрупкости РНК, и чтобы предотвратить ее разрушение, необходим сверххолодный холодильник.

Наш следующий очевидный вопрос, как инженеров, заключается в том, что делает -80° C морозильник такой особенный? Когда дело доходит до работы холодильника, мы находимся на более твердой почве: это тепловой насос с радиатором, расширительным клапаном и конденсатором, через который компрессор прокачивает топливо. Конденсирующийся пропеллент вызывает охлаждение внутренней части холодильника, а полученная в результате захваченная энергия излучается в виде тепла в комнату через радиатор. Существует предел уровня перепада температур, который может быть создан таким тепловым насосом, поэтому в морозильниках с температурой -80 градусов их два последовательно. Они менее эффективны и более дороги в производстве, чем домашний холодильник, но их производство хорошо налажено. Нам говорят, что просто их недостаточно там, где они могут понадобиться, и поэтому интересно на минутку задуматься о последствиях этого.

Можно было бы подумать, что оснащение всех врачей подходящими морозильниками с температурой -80 градусов было бы очевидным решением, в конце концов, хотя они и недешевы в отечественных условиях (быстрый поиск в Google показывает сумму в 10 000 долларов и выше), правительства тратят миллиарды на борьбу с пандемией, которую они обойдутся. будет легко управляемым. Но проблема заключается в цепочке поставок: глобального рынка для них в непандемические времена недостаточно, чтобы там были производственные мощности для удовлетворения неожиданно огромного спроса. Маловероятно, что домашние заводы по производству холодильников смогут быть оснащены оборудованием для массового производства их в разумные сроки, поэтому перспектива появления в кабинете моего врача совершенно новой морозильной камеры с температурой минус 80 градусов кажется маловероятной. Можно было бы ожидать, что такие устройства могут быть реквизированы за работу у их нынешних владельцев, у университетов и исследовательских лабораторий, но здесь кроется еще одна проблема. Эти вакцины предназначены для инъекций пациентам, и поэтому их необходимо защищать от заражения любой ценой. Идея о холодильнике, только что привезенном из университетской химической лаборатории, где аспиранты использовали его для хранения высокотоксичных металлоорганических соединений, просто несостоятельна, если нужно избежать серьезного риска для пациентов.