Многоконтинуальный подход к моделированию инфильтрации озона в костную ткань

Исследование направлено на разработку и оптимизацию комбинированного метода стерилизации костных тканей древних животных, включающего озоновое и радиационное воздействие, для задач консервации биоматериалов. Основное внимание уделяется математическому моделированию инфильтрации озона в пористую структуру кости и анализу структурных изменений коллагена при различных режимах облучения. Результаты могут быть применены в медицинской стерилизации. Для моделирования инфильтрации озона применялся мультиконтинуальный подход, основанный на методе мультиконтинуальной гомогенизации, с решением сопряженных уравнений потока и транспорта. Математическая модель позволила определить оптимальные параметры процесса инфильтрации и сократить потребность в проведении большого числа реальных экспериментов. Комбинированный метод стерилизации (озон + радиация) продемонстрировал высокую эффективность при обработке древних костных тканей. Он обеспечивает разрушение патогенной микрофлоры при снижении дозовой нагрузки и сохранении структурных характеристик кости. Применение мультиконтинуального математического моделирования позволяет оптимизировать процесс обработки и повысить точность прогнозирования ее результатов.

1. Тихонов А. Н. Мамонт. М.; С-Пб.: Товарищество научных изданий КМК. 2005. (Сер. «Разнообразие животных». Вып. 3).

2. Gluszewski W. Nuclear techniques for preservation of cultural heritage artifacts // IAEA Radiation Technology Ser. 2011. V. 41, N 1. P. 41.

3. Матвейчук И. В., Розанов В. В., Гордонова И. К. и др. Комбинированный способ стерилизации костных имплантатов. Патент № 2630464 Российская Федерация. Опубл. 8.9.2017; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений». № 2016131336; заявл. 29.07.2016, опубл. 08.09.2017, Бюл. № 25.

4. Nakazawa T, et al. Mass spectrometry of collagen preserved in neolithic animal bones for the identification of species // Proc. 66th ASMS Conference and Allied Topics. San Diego, CA., 2018. P. 45–47.

5. Nikolaeva N. A., Rozanov V. V., Chernyaev A. P., Matveychuk I. V., Makarova M. M. The influence of combined sterilization factors on the structural and functional characteristics of bone implants //Intern. J. Molecular Sci. 2023. V. 24, N 19. 14426.

6. Nikolaeva N., Al Kobaisi M., Ammosov D., Stepanov S., Rozanov V. Multicontinuum modeling of ozone infiltration into bone tissue // J. Comput. Appl. Math. 2026. V. 474. 116979.

7. Kawahara K. et al. Identification of animal species by the MALDI-MS of collagen in animal glues of Chinese ink sticks // Proc. 59th ASMS Conference and Allied Topics Denver, CO. 2011. P. 12–16.

8. Brown S., Higham C., Slon V. et al. Identification of a new hominin bone from Denisova Cave, Siberia using collagen fingerprinting and mitochondrial DNA analysis // Sci. Reports. 2016. V. 6. N 1. 23559. doi: 10.1038/srep23559.

9. Луньков А. Е. Порометрические методики морфометрии костной ткани // Саратов: Издво Саратовск. мед. ун-та, 2015.

10. Хуцистова А. О., Розанов В. В., Матвейчук И. В., Черняев А. П. Повышение эффективности радиационной стерилизации костных имплантатов с помощью компьютерного моделирования // Медицинская техника. 2025. № 1. C. 38-40.

11. Аникович М. В., Анисюткин Н. К., Платонова Н. И. Человек и мамонт в палеолите Восточной Европы // Stratum plus. 2010. № 1. С. 99–136.

12. Фишер Д. К. Анализ истории жизни Юкагирского мамонта // Юкагирский мамонт: результаты первого этапа научных исследований = The Yukagir mammoth: outcome of the first stage of Research work: Материалы международной научной конференции, г. Якутск, 17–19 ноября 2004. С. 16–17.

13. Grigoriev S. E., Novgorodov G. P., Cheprasov M. Y. et al. A woolly mammoth (Mammuthus primigenius) carcass from Maly Lyakhovsky Island (New Siberian Islands, Russian Federation) // Quaternary Intern. 2017. V. 445. P. 89–103.