estudio computacional de la dinámica de fluidos en el reactor de síntesis de péptidos y su evaluación térmica bajo efecto microondas

La síntesis de péptidos se caracteriza por la formación de un enlace peptídico entre
dos aminoácidos. Usualmente, se refiere a péptido como una cadena de 2 hasta 30
aminoácidos. En los últimos 50 años, con los avances en la síntesis química de
péptidos y sus metodologías [1], este proceso ya forma parte de la investigación
básica de cualquier laboratorio de farmacología en el área de diseño de nuevos
medicamentos. Por otra parte, hoy en día la imaginación y creatividad juegan un
papel importante para la creación de nuevos péptidos, no solo modificando las
combinaciones de aminoácidos en sus cadenas peptídicas sino realizando
modificaciones a las variables en los protocolos de síntesis, tales como cantidades
de Dimetilformamida (DMF), tiempo de burbujeo con Nitrógeno gaseoso, entre
otros. Por tal razón si se desea hacer una pequeña modificación a estas variables
o se desea realizar una nueva combinación de aminoácidos, se necesita hacer las
respectivas pruebas de comprobación, dando lugar a la utilización de un sintetizador de péptidos.

Realizar dichas modificaciones a modo de prueba-error conlleva altos
costos en la investigación, debido a la utilización de reactivos de gran valor
económico y tiempo de personal altamente capacitado. Por tanto, se busca una
estrategia para lograr predecir dichas variables de una manera más acertada y así
realizar cambios experimentales con los cuales se obtengan resultados más
satisfactorios.

JUSTIFICACIÓN
Las simulaciones computacionales son una de las herramientas de mayor utilidad a
la hora de predecir el comportamiento de variables termodinámicas en mezclas de
interfaces sólidas, liquidas y gaseosas en reactores químicos. En la síntesis química
de péptidos, uno de sus pasos claves es el acoplamiento de aminoácidos dentro de
un reactor químico; este proceso de acoplamiento conlleva la mezcla anteriormente
mencionada de líquido-gas-sólido; siendo un excelente objeto de estudio para la
realización de simulaciones CFD. Con dichas simulaciones, se pretende predecir y
caracterizar los parámetros adecuados de la síntesis de péptidos tales como:
dosificación de DMF, flujo de Nitrógeno gaseoso, distribución de la mezcla y
temperatura de la mezcla; ésta última cuando es incidida por la fuente de
microondas. Los resultados obtenidos con dichas simulaciones permitirán la
realización de modificaciones más acertadas y eficaces a los parámetros
anteriormente mencionados, reduciendo así costos y tiempos en cualquier
investigación que se desee realizar en el área de diseño y creación de nuevos
fármacos.

Desarrollar el estudio computacional de la dinámica de fluidos en el reactor
de síntesis de péptidos y su evaluación térmica bajo efecto microondas.

-Generar una malla híbrida computacional con refinamientos adecuados
dentro de la cámara del reactor utilizado para la síntesis de péptidos.

- Implementar un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) para el
estudio de la mezcla de fluido multifásico.

- Desarrollar simulaciones en estado estacionario con modelos de turbulencia
RANS, K-ω, k-ε, para el flujo dentro del reactor, aplicando condiciones
externas como incidencia de microondas.

- Desarrollar pruebas experimentales de flujo, mezclado y temperatura para la
validación de modelo computacional.

- Desarrollar el postprocesamiento de los resultados y la comparación con los
datos experimentales.