Plasma (aggregeringstilstand). Kunstig skapt og naturlig plasma. Hva er plasma? Hvor brukes plasma?

© Bruk av nettstedsmateriell kun etter avtale med administrasjonen.

Blodplasma er den første (flytende) komponenten i det mest verdifulle biologiske mediet kalt blod. Blodplasma tar opp til 60 % av det totale blodvolumet. Den andre delen (40 - 45 %) av væsken som sirkulerer gjennom blodstrømmen tas opp av dannede elementer: røde blodlegemer, leukocytter, blodplater.

Sammensetningen av blodplasma er unik. Hva er ikke der? Ulike proteiner, vitaminer, hormoner, enzymer - generelt, alt som sikrer livet til menneskekroppen hvert sekund.

Blodplasmasammensetning

Den gulaktige gjennomsiktige væsken som frigjøres under dannelsen av en bunt i et reagensrør er plasma? Nei - dette er blodserum, der det ikke er noe koagulert protein (faktor I), går det inn i en koagel. Men hvis du tar blod inn i et reagensrør med et antikoagulant, vil det ikke tillate det (blodet) å koagulere, og etter en stund vil de tunge dannede elementene synke til bunnen, og en gulaktig væske vil også forbli på toppen, men noe grumsete, i motsetning til serum, her er det og der er det blodplasma, hvis turbiditet er gitt av proteinene den inneholder, spesielt fibrinogen (FI).

Sammensetningen av blodplasma er slående i sitt mangfold. I tillegg til vann, som utgjør 90–93%, inneholder det komponenter av protein og ikke-protein natur (opptil 10%):

plasma i den generelle sammensetningen av blod

• , som tar opp 7–8% av det totale volumet av den flytende delen av blodet (1 liter plasma inneholder fra 65 til 85 gram proteiner, normen for totalt protein i blodet i en biokjemisk analyse: 65–85 g /l). De viktigste plasmaproteinene gjenkjennes (opptil 50 % av alle proteiner eller 40 - 50 g/l), (≈ 2,7 %) og fibrinogen;
• Andre proteinstoffer (komplementkomponenter, karbohydrat-proteinkomplekser, etc.);
• Biologisk aktive stoffer (enzymer, hematopoietiske faktorer - hemocytokiner, hormoner, vitaminer);
• Lavmolekylære peptider er cytokiner, som i prinsippet er proteiner, men med lav molekylvekt produseres de hovedsakelig av lymfocytter, selv om andre blodceller også er involvert i dette. Til tross for deres "lille vekst" er cytokiner utstyrt med de viktigste funksjonene de samhandler mellom immunsystemet og andre systemer når de utløser en immunrespons;
• Karbohydrater som deltar i metabolske prosesser som stadig oppstår i en levende organisme;
• Produkter oppnådd som et resultat av disse metabolske prosessene, som deretter vil bli fjernet av nyrene (osv.);
• Det store flertallet av elementene i D.I. Mendeleevs bord er samlet i blodplasma. Riktignok kan noen representanter for uorganisk natur (kalium, jod, kalsium, svovel, etc.) i form av sirkulerende kationer og anioner lett telles, andre (vanadium, kobolt, germanium, titan, arsen, etc.) - pga. deres små mengder, er vanskelige å beregne. I mellomtiden utgjør andelen av alle kjemiske elementer i plasma fra 0,85 til 0,9%.

Dermed er plasma et veldig komplekst kolloidalt system der alt som finnes i menneske- og pattedyrkroppen og alt som forberedes for fjerning fra den "flyter".

Vann er en kilde til H 2 O for alle celler og vev, da det er tilstede i plasma i slike betydelige mengder, sikrer det et normalt blodtrykksnivå (BP) og opprettholder et mer eller mindre konstant sirkulerende blodvolum (CBV).

Forskjellige i aminosyrerester, fysisk-kjemiske egenskaper og andre egenskaper, danner proteiner grunnlaget for kroppen og gir den liv. Ved å dele plasmaproteiner i fraksjoner kan man finne ut innholdet av enkeltproteiner, spesielt albuminer og globuliner, i blodplasmaet. Dette gjøres for diagnostiske formål i laboratorier, og dette gjøres i industriell skala for å få svært verdifulle medisinske legemidler.

Blant mineralforbindelser tilhører den største andelen i sammensetningen av blodplasma natrium og klor (Na og Cl). Disse to elementene opptar hver ≈0,3% av mineralsammensetningen til plasma, det vil si at de er så å si de viktigste, som ofte brukes til å fylle på det sirkulerende blodvolumet (CBV) under blodtap. I slike tilfeller tilberedes og transfunderes en tilgjengelig og billig medisin - en isotonisk natriumkloridløsning. Samtidig kalles 0,9 % NaCl-løsning fysiologisk, noe som ikke er helt sant: en fysiologisk løsning må i tillegg til natrium og klor inneholde andre makro- og mikroelementer (tilsvare mineralsammensetningen i plasma).

Video: hva er blodplasma

Funksjonene til blodplasma leveres av proteiner

Funksjonene til blodplasma bestemmes av sammensetningen, hovedsakelig protein. Dette problemet vil bli diskutert mer detaljert i avsnittene nedenfor viet til de viktigste plasmaproteinene, men det ville ikke skade å kort notere de viktigste oppgavene som dette biologiske materialet løser. Så hovedfunksjonene til blodplasma er:

1. Transport (albumin, globuliner);
2. Avgiftning (albumin);
3. Beskyttende (globuliner – immunglobuliner);
4. Koagulasjon (fibrinogen, globuliner: alfa-1-globulin - protrombin);
5. Regulering og koordinering (albumin, globuliner);

Dette handler kort om det funksjonelle formålet med væsken, som, som en del av blodet, hele tiden beveger seg gjennom blodårene, og sørger for normal funksjon av kroppen. Men likevel, noen av komponentene burde ha blitt viet mer oppmerksomhet, for eksempel, hva lærte leseren om blodplasmaproteiner, etter å ha mottatt så lite informasjon? Men det er de som hovedsakelig løser de listede problemene (funksjonene til blodplasma).

blodplasmaproteiner

Selvfølgelig er det sannsynligvis vanskelig å gi den fulle mengden informasjon, og berøre alle funksjonene til proteiner som finnes i plasma, i en liten artikkel viet den flytende delen av blodet. I mellomtiden er det ganske mulig å gjøre leseren kjent med egenskapene til hovedproteinene (albumin, globuliner, fibrinogen - de regnes som de viktigste plasmaproteinene) og nevne egenskapene til noen andre stoffer av proteinnatur. Dessuten (som nevnt ovenfor) sikrer de høykvalitets ytelse av sine funksjonelle oppgaver med denne verdifulle væsken.

De viktigste plasmaproteinene vil bli diskutert nedenfor, men jeg vil gjerne presentere for leserens oppmerksomhet en tabell som viser hvilke proteiner som representerer de viktigste blodproteinene, så vel som deres hovedformål.

Tabell 1. Hovedproteiner i blodplasma

Viktige plasmaproteiner	Innhold i plasma (normalt), g/l	Hovedrepresentanter og deres funksjonelle formål
Albumin	35 - 55	"Byggemateriale", katalysator for immunologiske reaksjoner, funksjoner: transport, nøytralisering, regulering, beskyttelse.
Alfa-globulin a-1	1,4 – 3,0	α1-antitrypsin, α-syreprotein, protrombin, transkortin, transporterende kortisol, tyroksinbindende protein, α1-lipoprotein, transport av fett til organer.
Alfa-globulin a-2	5,6 – 9,1	α-2-makroglobulin (hovedproteinet i gruppen) er en deltaker i immunresponsen, haptoglobin danner et kompleks med fritt hemoglobin, ceruloplasmin transporterer kobber, apolipoprotein B transporterer lavdensitetslipoproteiner ("dårlig" kolesterol).
Beta-globuliner: β1+β2	5,4 – 9,1	Hemopexin (binder hemoglobinhem, og forhindrer dermed fjerning av jern fra kroppen), β-transferrin (overfører Fe), komplementkomponent (deltager i immunologiske prosesser), β-lipoproteiner - en "bærer" for kolesterol og fosfolipider.
Gamma globulin y	8,1 – 17,0	Naturlige og ervervede antistoffer (immunoglobuliner av 5 klasser - IgG, IgA, IgM, IgE, IgD), som hovedsakelig utfører immunbeskyttelse på nivået av humoral immunitet og skaper kroppens allergostatus.
Fibrinogen	2,0 – 4,0	Den første faktoren i blodkoagulasjonssystemet er FI.

Albumin

Albuminer er enkle proteiner som sammenlignet med andre proteiner:

albumin struktur

• De viser den høyeste stabiliteten i løsninger, men er svært løselige i vann;
• De tåler minusgrader ganske godt, uten å bli spesielt skadet av gjentatt frysing;
• Ikke kollaps når den tørkes;
• Ved å holde seg i 10 timer ved en temperatur som er ganske høy for andre proteiner (60ᵒC), mister de ikke egenskapene sine.

Evnen til disse viktige proteinene skyldes tilstedeværelsen i albuminmolekylet av et veldig stort antall polare forfallende sidekjeder, som bestemmer proteinenes hovedfunksjonelle ansvar - deltakelse i metabolisme og implementering av en antitoksisk effekt. Funksjonene til albumin i blodplasma kan representeres som følger:

1. Deltakelse i vannmetabolisme (albumin opprettholder det nødvendige volumet av væske, siden de gir opptil 80% av det totale kolloidosmotiske trykket i blodet);
2. Deltakelse i transport av ulike produkter og spesielt de som er vanskelige å løse opp i vann, for eksempel fett og gallepigment - bilirubin (bilirubin, som har bundet seg til albuminmolekyler, blir ufarlig for kroppen og overføres i denne tilstanden til leveren);
3. Interaksjon med makro- og mikroelementer som kommer inn i plasma (kalsium, magnesium, sink, etc.), samt med mange medisiner;
4. Binding av giftige produkter i vev hvor disse proteinene lett trenger inn;
5. Karbohydratoverføring;
6. Binding og overføring av frie fettsyrer - FA (opptil 80%), sendt til leveren og andre organer fra fettdepoter, og omvendt viser ikke FA aggresjon mot røde blodlegemer (erytrocytter) og hemolyse forekommer ikke;
7. Beskyttelse mot fet hepatose av leverparenkymceller og degenerasjon (fett) av andre parenkymorganer, og i tillegg en hindring for dannelsen av aterosklerotiske plakk;
8. Regulering av "oppførselen" til visse stoffer i menneskekroppen (siden aktiviteten til enzymer, hormoner og antibakterielle medisiner i bundet form reduseres, hjelper disse proteinene å styre deres handling i riktig retning);
9. Sikre optimale nivåer av kationer og anioner i plasma, beskyttelse mot de negative effektene av tungmetallsalter som ved et uhell kommer inn i kroppen (de er kompleksisert med dem ved hjelp av tiolgrupper), nøytralisering av skadelige stoffer;
10. Katalyse av immunologiske reaksjoner (antigen→antistoff);
11. Opprettholde en konstant blod-pH (den fjerde komponenten i buffersystemet er plasmaproteiner);
12. Hjelper med "konstruksjonen" av vevsproteiner (albumin, sammen med andre proteiner, utgjør en reserve av "byggematerialer" for en så viktig oppgave).

Albumin syntetiseres i leveren. Gjennomsnittlig halveringstid for dette proteinet er 2–2,5 uker, selv om noen «lever» i en uke, mens andre «arbeider» i opptil 3–3,5 uker. Ved å fraksjonere proteiner fra donorplasma oppnås et mest verdifullt terapeutisk medikament (5%, 10% og 20% ​​løsning) med samme navn. Albumin er den siste fraksjonen i prosessen, så produksjonen krever betydelige arbeids- og materialkostnader, derav kostnadene for midlet.

Indikasjoner for bruk av donoralbumin er ulike (i de fleste tilfeller ganske alvorlige) tilstander: stort, livstruende blodtap, et fall i albuminnivået og en reduksjon i kolloidosmotisk trykk på grunn av ulike sykdommer.

Globuliner

Disse proteinene tar opp en mindre andel sammenlignet med albumin, men det er ganske merkbart blant andre proteiner. Under laboratorieforhold deles globuliner inn i fem fraksjoner: α-1, α-2, β-1, β-2 og γ-globuliner. Under produksjonsbetingelser isoleres gammaglobuliner fra fraksjon II + III for å oppnå medikamenter, som deretter vil bli brukt til å behandle ulike sykdommer ledsaget av forstyrrelser i immunsystemet.

forskjellige former for plasmaproteinarter

I motsetning til albuminer er vann ikke egnet for å løse opp globuliner, siden de ikke oppløses i det, men nøytrale salter og svake baser er ganske egnet for å tilberede en løsning av dette proteinet.

Globuliner er svært viktige plasmaproteiner, i de fleste tilfeller er de akuttfaseproteiner. Til tross for at innholdet er innenfor 3% av alle plasmaproteiner, løser de de viktigste oppgavene for menneskekroppen:

• Alfa-globuliner er involvert i alle inflammatoriske reaksjoner (en økning i α-fraksjonen er notert i en biokjemisk blodprøve);
• Alfa- og beta-globuliner, som er en del av lipoproteiner, utfører transportfunksjoner (fritt fett vises i plasma svært sjelden, bortsett fra etter et usunt fett måltid, og under normale forhold er kolesterol og andre lipider assosiert med globuliner og danner en vannløselig form, som lett kan transporteres fra ett organ til et annet);
• α- og β-globuliner er involvert i kolesterolmetabolisme (se ovenfor), som bestemmer deres rolle i utviklingen av åreforkalkning, så det er ikke overraskende at med patologi som oppstår med lipidakkumulering, endres verdiene til beta-fraksjonen oppover ;
• Globuliner (alfa-1-fraksjon) transporterer vitamin B12 og visse hormoner;
• Alfa-2-globulin er en del av haptoglobin, som er veldig aktivt involvert i redoksprosesser - dette akuttfaseproteinet binder fritt hemoglobin og forhindrer dermed fjerning av jern fra kroppen;
• Noen beta-globuliner, sammen med gammaglobuliner, løser problemene med kroppens immunforsvar, det vil si at de er immunglobuliner;
• Representanter for alfa-, beta-1- og beta-2-fraksjonene transporterer steroidhormoner, vitamin A (karoten), jern (transferrin), kobber (ceruloplasmin).

Det er åpenbart at i deres gruppe skiller globuliner seg noe fra hverandre (først og fremst i deres funksjonelle formål).

Det skal bemerkes at med alderen eller med visse sykdommer kan leveren begynne å produsere ikke helt normale alfa- og beta-globuliner, og den endrede romlige strukturen til proteinmakromolekylet vil ikke ha den beste effekten på globulinenes funksjonelle evner.

Gamma globuliner

Gamma-globuliner er blodplasmaproteiner som har den laveste elektroforetiske mobiliteten. Disse proteinene utgjør hoveddelen av naturlige og ervervede (immune) antistoffer (AT). Gamma-globuliner dannet i kroppen etter å ha møtt et fremmed antigen kalles immunglobuliner (Ig). For tiden, med bruk av cytokjemiske metoder i laboratorietjenesten, har det blitt mulig å studere serum for å bestemme immunproteinene i det og deres konsentrasjoner. Ikke alle immunglobuliner, og det er 5 klasser av dem, har samme kliniske betydning, i tillegg avhenger innholdet i plasma av alder og endringer i forskjellige situasjoner (betennelsessykdommer, allergiske reaksjoner).

Tabell 2. Klasser av immunglobuliner og deres egenskaper

Immunoglobulinklasse (Ig)	Innhold i plasma (serum), %	Hovedfunksjonelt formål
G	OK. 75	Antitoksiner, antistoffer rettet mot virus og gram-positive mikrober;
EN	OK. 1. 3	Antiinsulære antistoffer for diabetes mellitus, antistoffer rettet mot kapselmikroorganismer;
M	OK. 12	Retning: virus, gramnegative bakterier, Forsman og Wasserman antistoffer.
E	0,0…	Reagins, spesifikke antistoffer mot ulike (spesifikke) allergener.
D	I embryoet, hos barn og voksne er det mulig å oppdage spor	Ikke tatt i betraktning fordi de ikke har noen klinisk betydning.

Konsentrasjonen av immunglobuliner fra forskjellige grupper har merkbare svingninger hos barn i yngre og middelalderkategorier (hovedsakelig på grunn av immunglobuliner i klasse G, hvor det observeres ganske høye priser - opptil 16 g/l). Men etter omtrent 10 års alder, når vaksinasjoner er fullført og store barneinfeksjoner er overvunnet, synker Ig-innholdet (inkludert IgG) og når voksennivåer:

IgM – 0,55 – 3,5 g/l;

IgA – 0,7 – 3,15 g/l;

IgG – 0,7 – 3,5 g/l;

Fibrinogen

Den første koagulasjonsfaktoren (FI - fibrinogen), som, når en koagel dannes, blir til fibrin, som danner en koagel (tilstedeværelsen av fibrinogen i plasma skiller det fra serum), refererer i hovedsak til globuliner.

Fibrinogen utfelles lett av 5 % etanol, som brukes i proteinfraksjonering, samt ved en halvmettet løsning av natriumklorid, behandling av plasma med eter og gjentatt frysing. Fibrinogen er termolabilt og koagulerer fullstendig ved en temperatur på 56 grader.

Uten fibrinogen dannes ikke fibrin, og uten det stopper ikke blødningen. Overgangen til dette proteinet og dannelsen av fibrin utføres med deltakelse av trombin (fibrinogen → mellomprodukt - fibrinogen B → blodplateaggregering → fibrin). De innledende stadiene av polymerisering av koagulasjonsfaktoren kan reverseres, men under påvirkning av det fibrinstabiliserende enzymet (fibrinase), oppstår stabilisering og den omvendte reaksjonen elimineres.

Deltakelse i blodkoagulasjonsreaksjonen er det viktigste funksjonelle formålet med fibrinogen, men det har også andre nyttige egenskaper, for eksempel i løpet av å utføre sine oppgaver, styrker det vaskulærveggen, gjør små "reparasjoner", fester seg til endotelet og og dermed lukke små defekter, som oppstår i løpet av en persons liv.

Plasmaproteiner som laboratorieindikatorer

Under laboratorieforhold, for å bestemme konsentrasjonen av plasmaproteiner, kan du arbeide med plasma (blod tas inn i et reagensrør med en antikoagulant) eller testserum samlet i en tørr beholder. Serumproteiner er ikke forskjellig fra plasmaproteiner, med unntak av fibrinogen, som som kjent er fraværende i blodserum og som uten antikoagulant brukes til å danne en blodpropp. Hovedproteinene endrer sine digitale verdier i blodet under forskjellige patologiske prosesser.

En økning i albuminkonsentrasjon i serum (plasma) er et sjeldent fenomen som oppstår ved dehydrering eller ved overdreven inntak (intravenøs administrering) av høye konsentrasjoner av albumin. En reduksjon i albuminnivåer kan indikere nedsatt leverfunksjon, nyreproblemer eller forstyrrelser i mage-tarmkanalen.

En økning eller reduksjon i proteinfraksjoner er karakteristisk for en rekke patologiske prosesser, for eksempel kan akuttfaseproteiner alfa-1- og alfa-2-globuliner, økende verdier, indikere en akutt inflammatorisk prosess lokalisert i luftveiene (bronkier, lunger), som påvirker utskillelsessystemet (nyrene) eller hjertemuskelen (hjerteinfarkt).

En spesiell plass i diagnostisering av ulike tilstander er gitt til gamma globulin (immunoglobulin) fraksjon. Bestemmelse av antistoffer bidrar til å gjenkjenne ikke bare en smittsom sykdom, men også å differensiere dens stadium. Leseren kan finne mer detaljert informasjon om endringer i verdiene til ulike proteiner (proteinogram) i en egen seksjon.

Avvik fra normen for fibrinogen manifesterer seg som forstyrrelser i hemokoagulasjonssystemet, derfor er dette proteinet den viktigste laboratorieindikatoren for blodkoagulasjonsevner (koagulogram, hemostasiogram).

Når det gjelder andre proteiner som er viktige for menneskekroppen, når du undersøker serum, ved hjelp av visse teknikker, kan du finne nesten alle som er interessante for å diagnostisere sykdommer. For eksempel, ved å beregne konsentrasjonen (beta-globulin, akuttfaseprotein) i prøven og vurdere den ikke bare som et "kjøretøy" (selv om dette sannsynligvis er det første), vil legen vite graden av proteinbinding av ferri. jern frigjort av røde blodlegemer, fordi Fe 3+, som kjent, gir en uttalt toksisk effekt når den er tilstede i fri tilstand i kroppen.

Studiet av serum for å bestemme innholdet (akuttfaseprotein, metalloglykoprotein, kobbertransportør) bidrar til å diagnostisere en så alvorlig patologi som Konovalov-Wilson sykdom (hepatocerebral degenerasjon).

Således, ved å undersøke plasma (serum), er det mulig å bestemme innholdet av både de proteinene som er vitale og de som vises i en blodprøve som en indikator på en patologisk prosess (for eksempel).

Blodplasma er et terapeutisk middel

Forberedelsen av plasma som et terapeutisk middel begynte på 30-tallet av forrige århundre. Nå har naturlig plasma, oppnådd ved spontan sedimentering av dannede elementer innen 2 dager, ikke blitt brukt på lenge. Nye metoder for blodseparasjon (sentrifugering, plasmaferese) har erstattet utdaterte. Etter oppsamling sentrifugeres blodet og separeres i komponenter (plasma + dannede elementer). Den flytende delen av blodet som oppnås på denne måten er vanligvis frosset (ferskfrosset plasma), og for å unngå infeksjon med hepatitt, sendes spesielt hepatitt C, som har en ganske lang inkubasjonstid, til karantenelagring. Frysing av dette biologiske mediet ved ultralave temperaturer gjør at det kan lagres i et år eller mer, og deretter brukes til fremstilling av legemidler (kryopresipitat, albumin, gammaglobulin, fibrinogen, trombin, etc.).

For tiden blir den flytende delen av blod for transfusjoner i økende grad tilberedt ved plasmaferese, som er den sikreste for helsen til givere. Etter sentrifugering returneres de dannede elementene ved intravenøs administrering, og proteinene som går tapt i plasmaet i kroppen til personen som donerte blod, blir raskt regenerert og går tilbake til fysiologisk normal, uten å forstyrre funksjonene til selve kroppen.

I tillegg til fersk frossen plasma, som transfunderes for mange patologiske tilstander, brukes immunplasma oppnådd etter immunisering av en donor med en viss vaksine, for eksempel stafylokokktoksoid, som et terapeutisk middel. Slikt plasma, som har en høy titer av anti-stafylokokk-antistoffer, brukes også til å fremstille anti-stafylokokk-gammaglobulin (humant anti-stafylokokk-immunoglobulin) - stoffet er ganske dyrt, siden produksjonen (proteinfraksjonering) krever betydelig arbeidskraft og materiale. kostnader. Og råstoffet for det er blodplasma immunisert givere.

Antiforbrenningsplasma er et slags immunmiljø. Det har lenge vært bemerket at blodet til mennesker som har opplevd slik redsel i utgangspunktet har giftige egenskaper, men etter en måned begynner det å bli oppdaget antitoksiner (beta- og gammaglobuliner) i det, noe som kan hjelpe "venner i ulykke" i akutt periode med brannsykdom.

Å få et slikt middel er selvfølgelig ledsaget av visse vanskeligheter, til tross for at i løpet av restitusjonsperioden fylles den tapte flytende delen av blodet opp med donorplasma, siden kroppen til brente mennesker opplever proteinmangel. derimot giver må være en voksen og ellers frisk, og plasmaet må ha en viss antistofftiter (minst 1:16). Immunaktiviteten til rekonvalesentplasma varer i ca. to år og en måned etter bedring kan den tas fra rekonvalesentgivere uten kompensasjon.

Et hemostatisk middel kalt kryopresipitat fremstilles fra donert blodplasma for personer som lider av hemofili eller annen koagulasjonspatologi, som er ledsaget av en reduksjon i antihemofil faktor (FVIII), von Willebrand-faktor (VWF) og fibrinase (faktor XIII, FXIII). Dens aktive ingrediens er koagulasjonsfaktor VIII.

Video: om innsamling og bruk av blodplasma

Fraksjonering av plasmaproteiner i industriell skala

I mellomtiden er bruken av hel plasma under moderne forhold ikke alltid rettferdiggjort. Dessuten, både fra terapeutisk og økonomisk synspunkt. Hvert av plasmaproteinene har sine egne unike fysisk-kjemiske og biologiske egenskaper. Og tankeløst tilføre et så verdifullt produkt til en person som trenger et spesifikt plasmaprotein, og ikke alt plasma, gir ingen mening, og dessuten er det dyrt i materielle termer. Det vil si at samme dose av den flytende delen av blodet, fordelt på komponenter, kan komme flere pasienter til gode, og ikke én pasient som trenger et eget medikament.

Industriell produksjon av legemidler ble anerkjent i verden etter utviklingen i denne retningen av forskere ved Harvard University (1943). Fraksjoneringen av plasmaproteiner er basert på Kohn-metoden, hvis essens er utfelling av proteinfraksjoner ved trinnvis tilsetning av etylalkohol (konsentrasjon i det første trinnet - 8%, i det siste trinnet - 40%) under lav temperatur forhold (-3ºС - det første trinnet, -5ºС - det siste) . Selvfølgelig har metoden blitt modifisert flere ganger, men selv nå (i forskjellige modifikasjoner) brukes den til å skaffe blodprodukter over hele planeten. Her er et kort diagram av det:

• I det første trinnet utfelles proteinet fibrinogen(sediment I) - dette produktet, etter spesiell behandling, vil gå til det medisinske nettverket under sitt eget navn eller vil bli inkludert i et sett for å stoppe blødning, kalt "Fibrinostat");
• Det andre trinnet i prosessen er representert av supernatant II + III ( protrombin, beta og gammaglobuliner) - denne fraksjonen vil bli brukt til produksjon av et medikament kalt normalt humant gammaglobulin, eller vil bli utgitt som et middel kalt antistafylokokk gammaglobulin. I alle fall, fra supernatanten oppnådd i det andre trinnet, er det mulig å fremstille et medikament som inneholder en stor mengde antimikrobielle og antivirale antistoffer;
• Det tredje og fjerde stadiet av prosessen er nødvendig for å komme til sediment V ( albumin+ innblanding av globuliner);
• 97 – 100% albumin kommer ut først i sluttfasen, hvoretter du må jobbe med albumin i lang tid til det når medisinske institusjoner (5, 10, 20% albumin).

Men dette er bare et kort diagram. slik produksjon tar faktisk mye tid og krever deltakelse av en rekke personell av ulik grad av kvalifikasjoner. På alle stadier av prosessen er den fremtidige mest verdifulle medisinen under konstant kontroll av forskjellige laboratorier (kliniske, bakteriologiske, analytiske), fordi alle parametere for blodproduktet ved utløpet strengt tatt må overholde alle egenskapene til transfusjonsmedier.

Dermed kan plasma, i tillegg til at det i blodet sikrer kroppens normale funksjon, også være et viktig diagnostisk kriterium som viser helsetilstanden, eller redde livet til andre mennesker ved å bruke dets unike egenskaper. Og det handler ikke bare om blodplasma. Vi ga ikke en fullstendig beskrivelse av alle dens proteiner, makro- og mikroelementer, eller beskrev dens funksjoner grundig, fordi alle svarene på de resterende spørsmålene finnes på VesselInfo-sidene.

Tidene da vi assosierte plasma med noe uvirkelig, uforståelig, fantastisk er for lengst forbi. I disse dager brukes dette konseptet aktivt. Plasma brukes i industrien. Det er mest brukt i lysteknologi. Et eksempel er gassutladningslamper som lyser opp gater. Men det finnes også i lysrør. Det finnes også innen elektrisk sveising. Tross alt er en sveisebue et plasma generert av en plasmabrenner. Mange andre eksempler kan gis.

Plasmafysikk er en viktig gren av vitenskapen. Derfor er det verdt å forstå de grunnleggende konseptene knyttet til det. Dette er hva artikkelen vår er dedikert til.

Definisjon og typer plasma

Hva som er gitt i fysikk er ganske klart. Plasma er en materietilstand når sistnevnte inneholder et betydelig (sammenlignbart med det totale antallet partikler) antall ladede partikler (bærere) som er i stand til å bevege seg mer eller mindre fritt i stoffet. Følgende hovedtyper av plasma i fysikk kan skilles. Hvis bærerne tilhører partikler av samme type (og partikler med motsatt tegn på ladning, som nøytraliserer systemet, ikke har bevegelsesfrihet), kalles det en-komponent. I motsatt tilfelle er det to- eller multikomponent.

Plasma funksjoner

Så vi har kort beskrevet konseptet plasma. Fysikk er en eksakt vitenskap, så du kan ikke klare deg uten definisjoner. La oss nå snakke om hovedtrekkene i denne materietilstanden.

I fysikk følgende. Først av alt, i denne tilstanden, under påvirkning av allerede små elektromagnetiske krefter, oppstår en bevegelse av bærere - en strøm som flyter på denne måten til disse kreftene forsvinner på grunn av skjermingen av kildene deres. Derfor går plasmaet til slutt inn i en tilstand hvor det er kvasinuøytralt. Med andre ord har volumene større enn en viss mikroskopisk verdi null ladning. Den andre egenskapen til plasma er assosiert med langdistansen til Coulomb- og Ampere-styrkene. Det ligger i det faktum at bevegelser i denne tilstanden som regel er kollektive i naturen, og involverer et stort antall ladede partikler. Dette er de grunnleggende egenskapene til plasma i fysikk. Det ville være nyttig å huske dem.

Begge disse funksjonene fører til det faktum at plasmafysikk er uvanlig rik og mangfoldig. Dens mest slående manifestasjon er den enkle forekomsten av ulike typer ustabilitet. De er en alvorlig hindring som kompliserer den praktiske bruken av plasma. Fysikk er en vitenskap som er i stadig utvikling. Derfor kan man håpe at disse hindringene over tid vil bli eliminert.

Plasma i væsker

Går vi videre til spesifikke eksempler på strukturer, begynner vi med å vurdere plasmaundersystemer i kondensert materiale. Blant væsker bør man først og fremst nevne - et eksempel som tilsvarer plasmaundersystemet - et enkomponentplasma av elektronbærere. Strengt tatt bør kategorien av interesse for oss inkludere elektrolyttvæsker der det er bærere - ioner av begge tegn. Imidlertid er elektrolytter av ulike grunner ikke inkludert i denne kategorien. En av dem er at elektrolytten ikke inneholder lette, mobile bærere som elektroner. Derfor er plasmaegenskapene ovenfor mye mindre uttalt.

Plasma i krystaller

Plasma i krystaller har et spesielt navn - faststoffplasma. Selv om ioniske krystaller har ladninger, er de ubevegelige. Det er derfor det ikke er plasma der. I metaller er det ledningsevner som utgjør et en-komponent plasma. Ladningen kompenseres av ladningen av immobile (mer presist, ute av stand til å bevege seg over lange avstander) ioner.

Plasma i halvledere

Tatt i betraktning det grunnleggende om plasmafysikk, bør det bemerkes at i halvledere er situasjonen mer mangfoldig. La oss kort beskrive det. Enkeltkomponentplasma i disse stoffene kan oppstå hvis passende urenheter innføres i dem. Hvis urenheter lett gir fra seg elektroner (donorer), vises n-type bærere - elektroner. Hvis urenheter tvert imot lett velger elektroner (akseptorer), vises p-type bærere - hull (tomme rom i elektronfordelingen), som oppfører seg som partikler med positiv ladning. Et to-komponent plasma, dannet av elektroner og hull, oppstår i halvledere på en enda enklere måte. For eksempel vises det under påvirkning av lyspumping, som kaster elektroner fra valensbåndet inn i ledningsbåndet. Merk at under visse forhold kan elektroner og hull som er tiltrukket av hverandre danne en bundet tilstand som ligner på et hydrogenatom - en eksiton, og hvis pumpingen er intens og tettheten av eksitoner er høy, smelter de sammen og danner en dråpe av elektron-hull væske. Noen ganger betraktes denne tilstanden som en ny materietilstand.

Gass ionisering

Eksemplene som ble gitt refererte til spesielle tilfeller av plasmatilstanden, og plasma i sin rene form kalles Mange faktorer kan føre til ionisering: elektrisk felt (gassutladning, tordenvær), lysfluks (fotoionisering), raske partikler (stråling fra radioaktive kilder). , som ble oppdaget ved at graden av ionisering øker med høyden). Hovedfaktoren er imidlertid oppvarmingen av gassen (termisk ionisering). I dette tilfellet skilles elektronet fra kollisjonen med sistnevnte av en annen gasspartikkel som har tilstrekkelig kinetisk energi på grunn av den høye temperaturen.

Plasma med høy og lav temperatur

Fysikken til lavtemperaturplasma er noe vi kommer i kontakt med nesten hver dag. Eksempler på en slik tilstand er flammer, materie i en gassutladning og lyn, ulike typer kaldt kosmisk plasma (iono- og magnetosfærer av planeter og stjerner), arbeidsstoff i ulike tekniske enheter (MHD-generatorer, brennere, etc.). Eksempler på høytemperaturplasma er substansen til stjerner på alle stadier av deres utvikling, bortsett fra tidlig barndom og alderdom, arbeidsstoffet i kontrollerte termonukleære fusjonsinstallasjoner (tokamaks, laserenheter, stråleenheter, etc.).

Materiens fjerde tilstand

For halvannet århundre siden trodde mange fysikere og kjemikere at materie bare besto av molekyler og atomer. De er kombinert til kombinasjoner som enten er fullstendig uordnet eller mer eller mindre ordnet. Det ble antatt at det var tre faser - gassformig, flytende og fast. Stoffer tar dem under påvirkning av ytre forhold.

Imidlertid kan vi for øyeblikket si at det er 4 materietilstander. Det er plasma som kan betraktes som nytt, det fjerde. Forskjellen fra kondenserte (faste og flytende) tilstander er at den, som en gass, ikke bare har skjærelastisitet, men også et fast iboende volum. På den annen side er plasma relatert til den kondenserte tilstanden ved tilstedeværelsen av kortdistanseorden, dvs. korrelasjonen mellom posisjonene og sammensetningen av partikler ved siden av en gitt plasmaladning. I dette tilfellet genereres en slik korrelasjon ikke av intermolekylære krefter, men av Coulomb-krefter: en gitt ladning frastøter ladninger med samme navn som seg selv og tiltrekker ladninger med samme navn.

Plasmafysikk ble kort gjennomgått av oss. Dette emnet er ganske omfattende, så vi kan bare si at vi har dekket det grunnleggende. Plasmafysikk fortjener absolutt ytterligere vurdering.

Plasma, definisjon, konsept, egenskaper:

Plasma(fra gresk πλάσμα "formet", "formet") er den fjerde aggregeringstilstanden for materie, dannet av en sterkt oppvarmet ionisert gass bestående av elektroner og ioner. Det kan inkludere ikke bare ioner og elektroner, men også atomer, molekyler og andre ladede partikler med positive og negative ladninger (for eksempel kvark-gluon plasma). Dessuten er antallet positivt og negativt ladede partikler omtrent det samme. De beveger seg kollektivt, og ikke i par, som i det klassiske gass, betydelig øker ledningsevnen til stoffet og dets avhengighet av elektromagnetiske felt. Plasmaet i seg selv er kvasi-nøytralt - summen av ladningen av et hvilket som helst volum er så nær null som mulig.

Plasma, som inneholder elektroner og positive ioner, kalles elektron-ion plasma. Hvis et plasma inneholder nøytrale molekyler ved siden av ladede partikler, kalles det delvis ionisert. Plasma, som kun består av ladede partikler, kalles fullstendig ionisert.

For et system med ladede partikler å bli plasma, må de være plassert i en minimumsavstand fra hverandre og samhandle med hverandre. Når slike effekter blir kollektive og det er ganske mange av dem, oppstår den nødvendige tilstanden. Den (denne tilstanden) er preget av en temperatur på 8000 grader Kelvin. På grunn av den konstante bevegelsen av partikler plasma blir en utmerket leder av elektrisk strøm. Og ved hjelp av magnetiske felt kan du konsentrere den til en jetstråle og kontrollere videre bevegelse.

Under terrestriske forhold er plasmatilstanden til materie ganske sjelden og uvanlig. Men på skalaen til hele universet er plasma den vanligste materietilstanden. Solen, stjerner, øvre lag av atmosfæren og strålingsbelter er laget av den. Jord. Nordlys er også et resultat av prosesser som skjer i plasmaet.

De mest typiske formene for plasma er:

Mest typisk plasma former er presentert i tabellen nedenfor:

Kunstig skapt plasma:	Jordens naturlige plasma:	Kosmisk og astrofysisk plasma:
– plasmapanel (TV, skjerm), – stoff inne i fluorescerende (inkludert kompakte) og neonlamper, – plasma rakettmotorer, – gassutslippskorona fra ozongeneratoren, – kontrollert termonukleær fusjon, – elektrisk lysbue i en lysbuelampe og i lysbuesveising, – plasmalampe, – lysbueutladning fra en Tesla-transformator, – eksponering av materie for laserstråling Lys sfære av atomeksplosjon	- lyn, - St. Elmos brann, – ionosfære, - flammer (lavtemperaturplasma)	– solen og andre stjerner (de som eksisterer på grunn av termonukleære reaksjoner), - solrik vind, – verdensrommet (rommet mellom planeter, stjerner og galakser), – interstellare tåker

Typer plasma. Plasma klassifisering:

Plasma Kan være:

- kunstig Og naturlig.

Eksempler på naturlig plasma: planetarisk tåke, interplanetarisk plasma, jordens ionosfære, kromosfæren til solen og stjernene, solprominens, solar spiculum, solenergi vind, solkorona, fotosfære av solen og stjernene, kromosfærisk bluss, lyn.

– høy temperatur(temperatur millioner grader Kelvin og over) og lav temperatur(temperatur mindre enn en million grader Kelvin).

U lavtemperatur plasma den gjennomsnittlige elektronenergien er mindre enn det karakteristiske ioniseringspotensialet til et atom (<10 эВ). Она (низкотемпературная плазма), как правило, представляет собой частично ионизированный газ, т. е. число нейтральных атомов и молекул значительно превышает число заряженных частиц – электронов и ионов. Для низкотемпературной плазмы характерна малая степень ионизации – до 1 %.

Hvis et lavtemperaturplasma inneholder mange makroskopiske faste partikler (fra fraksjoner til hundrevis av mikrometer i størrelse) med en stor elektrisk ladning, som enten spontant dannes i plasmaet som et resultat av ulike prosesser, eller blir introdusert i plasmaet fra utsiden, da kalles det støvplasma. Støvete plasma er et spesielt tilfelle av lavtemperaturplasma.

Lavtemperaturplasma kalles også teknologisk avansert plasma, ettersom den introduseres i teknologiske prosesser. Dette plasmaet brukes til å etse og modifisere egenskaper. overflater(oppretter diamant filmer, nitrering av metaller, endret fuktbarhet), ren gasser Og væsker.

Lav temperatur plasma i samsvar med fysiske egenskaper kan den være stasjonær, ikke-stasjonær, kvasi-stasjonær, likevekt, ikke-likevekt, ideell, ikke-ideell.

Eksempler på lavtemperaturplasma og dets kilder: flamme, gnist, ulike typer lasere, katodeeksplosjon, katodeflekk, katodebrenner, plasma lommelykt, plasma brenner, fotoresonant plasma, termionomformer, MHD generator.

Plasma med høy temperatur også kalt varmt plasma. Varmt plasma er nesten alltid fullstendig ionisert (ioniseringsgrad ~100%).

Stoffet i tilstanden høytemperaturplasma har høy ionisering og elektrisk ledningsevne, noe som gjør det mulig å bruke det i kontrollert termonukleær syntese.

– fullstendig ionisert og delvis ionisert.

Forholdet mellom antall ioniserte atomer og deres totale antall per volumenhet kalles graden av plasmaionisering. Graden av plasmaionisering bestemmer i stor grad dens egenskaper, inkludert elektriske og elektromagnetiske.

α = n i / (n i + n a),

Maksimalverdien av α er åpenbart 1 (eller 100%). Plasma med en ioniseringsgrad på 1 (eller 100%) kalles fullstendig ionisert plasma.

Stoffer med en ioniseringsgrad mindre enn 1 (eller mindre enn 100%) kalles delvis ionisert plasma;

– ideell og ufullkommen. Disse typene er typiske bare for lavtemperaturplasma.

Når det mulige maksimum av interagerende partikler samles i en konvensjonell sfære, blir plasmaet ideelt. Hvis dissipative prosesser finner sted, krenkes idealiteten.

Så hvis det i en sfære med Debye-radius (r D) er mange ladede partikler og betingelsen er oppfylt for det: N ≈ 4π·n·r 3 D / 3 ≫1, kalles plasmaet ideelt plasma,

der r D er Debye-radiusen, n er konsentrasjonen av alle plasmapartikler, N er idealitetsparameteren.

Når N ⩽ 1 snakker vi om et ikke-ideelt plasma.

I et ideelt plasma er den potensielle energien til partikkelinteraksjon liten sammenlignet med deres termiske energi;

– likevekt og ikke-likevekt

Likevektsplasma lavtemperaturplasma kalles hvis komponentene er i en tilstand av termodynamisk likevekt, det vil si at temperaturen til elektroner, ioner og nøytrale partikler sammenfaller. Likevektsplasma har vanligvis en temperatur på mer enn flere tusen grader Kelvin.

Eksempler på likevektsplasma kan være jordens ionosfære, flamme, kullbue, plasma brenner, lyn, optisk utladning, solfotosfære, MHD- generator, termionisk omformer.

I ikke-likevektsplasma Elektrontemperaturen er betydelig høyere enn temperaturen til andre komponenter. Dette skjer på grunn av forskjeller i massene av nøytrale partikler, ioner og elektroner, noe som kompliserer prosessen med energiutveksling.

Plasmastoffer som er laget kunstig har i utgangspunktet ikke termodynamisk likevekt. Likevekt vises bare med en betydelig oppvarming av stoffet, noe som betyr en økning i antall kaotiske kollisjoner av partikler med hverandre, noe som bare er mulig med en reduksjon i energien som transporteres av dem. energi;

– stasjonær, ikke-stasjonær Og kvasi-stasjonær. Disse typene er typiske bare for lavtemperaturplasma.

Stasjonært lavtemperaturplasma har lang levetid sammenlignet med avslapningstidene i den. Ikke-stasjonært (pulserende) lavtemperaturplasma lever i en begrenset tid, bestemt både av tidspunktet for etablering av likevekt i plasma og av ytre forhold. Lavtemperaturplasma, hvis levetid overstiger den karakteristiske tiden for forbigående prosesser, kalles kvasistasjonært plasma. Et eksempel på et kvasi-stasjonært plasma er et gassutladningsplasma;

– klassisk Og degenerert. Klassisk plasma, kalles en der avstanden mellom partiklene er mye større enn de Broglie-lengden. I et slikt plasma kan partikler betraktes som punktladninger.

Degenerert plasma– plasma der de Broglie-lengden er sammenlignbar med avstanden mellom partikler. I et slikt plasma er det nødvendig å ta hensyn til kvanteeffektene av interaksjon mellom partikler;

– en-komponent Og multikomponent(avhengig av ionene den er fylt med);

– kvark-gluon. Quark-gluon plasma– andronisk medium med blandede fargeladninger (kvarker, antikvarker og gluoner), dannes når tunge ultrarelativistiske partikler kolliderer i et medium med høy energitetthet;

– kryogen. Kryogent plasma er plasmakjølt til lave (kryogene) temperaturer. For eksempel ved å dyppe i et bad med væske nitrogen eller helium;

– gassutslipp. Gassutladningsplasma – plasma generert under en gassutladning;

– plasma av faste stoffer. Faststoffplasma danner elektroner og hull av halvledere når ladningene deres kompenseres av ioner av krystallgitter;

– laser. Laser plasma oppstår fra optisk sammenbrudd skapt av kraftig laserstråling under bestråling av et stoff.

Det finnes andre undertyper av plasmasubstanser.

Plasmaegenskaper:

Hovedegenskapen til plasmastoffet er dens høy elektrisk ledningsevne, betydelig bedre enn indikatorene i andre aggregeringstilstander.

Plasmaet påvirkes av det elektromagnetiske feltet, som gjør at det kan danne ønsket form, antall lag og tetthet. Ladede partikler beveger seg langs og på tvers av det elektromagnetiske feltets bevegelser kan være translasjons- eller roterende. Denne egenskapen til plasma kalles også interaksjon av plasma med et eksternt elektromagnetisk felt eller elektromagnetisk egenskap til plasma.

Plasmaet lyser, har null netto ladning, og har en høy frekvens som forårsaker vibrasjoner.

Til tross for sin høye elektriske ledningsevne, er den (plasma) kvasinutral - partikler med positive og negative ladninger har nesten lik volumtetthet.

Plasma partikler er preget av den såkalte kollektiv samhandling. Det betyr at ladede plasmapartikler, på grunn av tilstedeværelsen av elektromagnetiske ladninger, samhandler samtidig med et helt system av nærliggende ladede partikler, og ikke i par, som vanlig gass.

Betingelser - kriterier for å gjenkjenne et plasmasystem med ladede partikler:

Ethvert system med ladede partikler oppfyller definisjonen av plasma hvis følgende kriterier er oppfylt:

– tilstrekkelig tetthet fylle den med elektroner, ioner og andre strukturelle enheter av materie, slik at hver av dem samhandler med et helt system av ladede partikler i nærheten. For den kollektive interaksjonen av ladede partikler, må deres plassering være så nær som mulig og være i påvirkningssfæren (en sfære med Debye-radius).

Betingelsen anses som oppfylt dersom antallet ladede partikler i påvirkningssfæren (en kule med Debye-radius) er tilstrekkelig til at det oppstår kollektive effekter.

r 3 D ·N ≫ 1, hvor r 3 D er en kule med Debye-radius, N er konsentrasjonen av ladede partikler;

– prioritering av interne interaksjoner. Dette betyr at Debye screeningsradius må være liten sammenlignet med plasmaets karakteristiske størrelse. Vilkåret er oppfylt når overflaten effekter Sammenlignet med de betydelige interne plasmaeffektene blir de ubetydelige og neglisjert.

Matematisk kan denne tilstanden uttrykkes som følger:

r D / L ≪ 1, hvor r D er Debye-radiusen, L er den karakteristiske størrelsen til plasmaet;

– utseende av plasmafrekvens. Dette kriteriet betyr at gjennomsnittstiden mellom partikkelkollisjoner er lang sammenlignet med perioden med plasmasvingninger. Tilstanden er oppfylt når plasmasvingninger oppstår som overstiger de molekylære kinetiske.

Plasma parametere:

Den fjerde materiens tilstand har følgende parametere:

– konsentrasjon av partikler inkludert i den.

I et plasma beveger alle dets bestanddeler seg kaotisk. For å måle konsentrasjonen per volumenhet, deles først partiklene som er inkludert i den i grupper (elektroner, ioner, resten er nøytrale), deretter deles ionene inn i typer, og verdiene finnes for hver type separat (ne, n i og n a), hvor n e– konsentrasjon av frie elektroner, n i – konsentrasjon av ioner, n a – konsentrasjon av nøytrale atomer ;

– grad og frekvens av ionisering.

For å gjøre et stoff om til plasma, må det ioniseres. Ioniseringsgraden er proporsjonal med antall atomer som donerte eller absorberte elektroner, og avhenger mest av alt av temperatur. Forholdet mellom antall ioniserte atomer og deres totale antall per volumenhet kalles grad av plasmaionisering. Graden av plasmaionisering bestemmer i stor grad dens egenskaper, inkludert elektriske og elektromagnetiske.

Graden av ionisering bestemmes av følgende formel:

α = n i / (n i + n a),

hvor α er ioniseringsgraden, n i er konsentrasjonen av ioner, og n a er konsentrasjonen av nøytrale atomer.

α er en dimensjonsløs parameter som viser hvor mange atomer av et stoff som var i stand til å gi fra seg eller absorbere elektroner. Det er klart at α maks = 1(100%), og den gjennomsnittlige ladningen av dets ioner, også kalt ioniseringsmangfold(Z) vil være innenfor n e = n Jeg, hvor n e– konsentrasjon av frie elektroner.

Ved α maks plasmaet er fullstendig ionisert, noe som hovedsakelig er typisk for et "varmt" stoff - høytemperaturplasma.

– temperatur. Ulike stoffer forvandles til plasmatilstanden ved forskjellige temperaturer, noe som forklares av strukturen til de ytre elektronskallene til atomene i stoffet: jo lettere et atom gir fra seg et elektron, jo lavere er overgangstemperaturen til plasmatilstanden.

Forskjellen mellom plasma og gass:

Plasma– et slags derivat av en gass oppnådd under ioniseringen. Imidlertid har de visse forskjeller.

Først av alt er dette tilstedeværelsen av elektrisk ledningsevne. For en vanlig gass (for eksempel luft) har den en tendens til null. De fleste gasser er gode isolatorer inntil de utsettes for ytterligere påvirkninger. Plasma er en utmerket leder.

På grunn av det ekstremt lille elektriske feltet er plasmastoffet avhengig av magnetisk felt, noe som ikke er typisk for gasser. Dette fører til filamentering og delaminering. Og overvekt av elektriske og magnetiske krefter over gravitasjonskrefter skaper kollektiv effekter indre kollisjoner av partikler i materie.

I gasser er partiklene identiske. Deres termiske bevegelse utføres over korte avstander på grunn av gravitasjonsattraksjon. Strukturen til plasma består av elektroner, ioner og nøytrale partikler, forskjellige i ladning og uavhengige av hverandre. De kan ha forskjellige hastigheter og temperaturer. Resultatet er bølger og ustabilitet.

Samspillet mellom komponenter i gasser er to-partikkel (svært sjelden tre-partikkel). I plasma er det kollektivt: det nære arrangementet av partikler gjør det mulig for alle grupper å samhandle samtidig og med alle.

Når partikler kolliderer i gasser, blir hastighetene til molekylær bevegelse fordelt i henhold til Maxwells teori. Ifølge henne er det kun et fåtall av dem som har relativt høye verdier. I plasma skjer slik bevegelse under påvirkning av elektriske felt, og det er ikke bare maxwellsk. Ofte fører tilstedeværelsen av høye hastigheter til to-temperaturfordelinger og utseendet til løpende elektroner.

Glatte matematiske funksjoner og en sannsynlighetsmetode er ikke egnet for en uttømmende beskrivelse av den fjerde tilstanden. Derfor brukes flere matematiske modeller (vanligvis minst tre). Vanligvis er disse væske, væske og partikkel-i-celle-metoden. Men informasjonen som innhentes selv på denne måten er ufullstendig og krever ytterligere avklaring.

Skaffe (skape) plasma:

I laboratorieforhold er det flere måter å få plasma på. Den første måten er å sterk oppvarming av det valgte stoffet, og den spesifikke overgangstemperaturen til plasmatilstanden avhenger av strukturen til de elektroniske skallene til atomene. Jo lettere det er for elektroner å forlate banene sine, jo mindre oppvarming trenger et stoff for å forvandle seg til en plasmatilstand. Ethvert stoff kan påvirkes: fast, flytende, gassformig.

Imidlertid oftest plasma lages ved hjelp av elektriske felt, akselererende elektroner, som igjen ioniserer atomer og varmer opp selve plasmastoffet. For eksempel føres en elektrisk strøm gjennom en gass, og skaper en potensialforskjell ved endene av elektrodene plassert i gass. Ved å endre gjeldende parametere kan du kontrollere graden av plasmaionisering. Det bør tas i betraktning at selv om gassutladningsplasmaet varmes opp av strømmen, blir det samtidig raskt avkjølt når det samhandler med uladede partikler av den omgivende gassen.

Også nødvendig, plasmatilstanden til et stoff kan skapes ved radioaktiv bestråling, sterk kompresjon, laserbestråling, resonansstråling og andre metoder.

Påføring av plasma:

I naturen beskytter jordens magnetosfæriske plasma, som motvirker solvinden, kloden mot verdens destruktive påvirkning. Substansen i ionosfæren danner nordlys, lyn og koronautladninger.

Oppdagelsen av materiens fjerde tilstand bidro til utviklingen av mange økonomiske sektorer. Ionosfærens egenskaper til å reflektere radiobølger har bidratt til å etablere langdistansekommunikasjon og overføre data over lange avstander.

Laboratoriegassutslipp gjorde det mulig å lage gassutladde lyskilder ( selvlysende og andre lamper), forbedrede TV-paneler og multimediaskjermer.

Kontrollert magnetisk De begynte å behandle, kutte og sveise materialer ved hjelp av et plasmastrålefelt.

Fenomenet plasmautladning bidro til å bygge en rekke koblingsenheter, plasmalykter og til og med spesifikke romfartøyer. motorer. Dukket opp plasmasprøyting og nye muligheter for å utføre kirurgiske operasjoner.

Forskere laget også et toroidformet kammer med omkransende elektriske magneter som er i stand til å holde stoffet. Kontrollert termonukleær fusjon skjer i den. For å gjøre dette holder et elektrisk magnetfelt ionisert gass ved høy temperatur (deuterium-tritium plasma). Denne teknologien kan brukes i bygging av moderne kraftverk, som er mer miljøvennlige og trygge sammenlignet med kjernefysiske analoger.

Merk: © Foto https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Etterspørselsfaktor 2 108

Blod dannes av en kombinasjon av en gruppe stoffer - plasma og dannede elementer. Hver del har distinkte funksjoner og utfører sine egne unike oppgaver. Visse enzymer i blodet gjør det rødt, men i prosent er størstedelen av sammensetningen (50-60%) okkupert av en lys gul væske. Dette plasmaforholdet kalles hematokrin. Plasma gir blod tilstanden til en væske, selv om den er tettere enn vann. Plasma gjøres tett av stoffene den inneholder: fett, karbohydrater, salter og andre komponenter. Menneskelig blodplasma kan bli grumsete etter å ha spist et fett måltid. Og så, hva er blodplasma og hva er dets funksjoner i kroppen, vi vil lære om alt dette videre.

Komponenter og sammensetning

Mer enn 90% av blodplasmaet er vann, resten av komponentene er tørre stoffer: proteiner, glukose, aminosyrer, fett, hormoner, oppløste mineraler.

Omtrent 8% av sammensetningen av plasma er proteiner. på sin side består av en albuminfraksjon (5%), en globulinfraksjon (4%) og fibrinogen (0,4%). Således inneholder 1 liter plasma 900 g vann, 70 g protein og 20 g molekylære forbindelser.

Det vanligste proteinet er . Det dannes i leveren og opptar 50% av proteingruppen. Hovedfunksjonene til albumin er transport (overføring av sporstoffer og legemidler), deltakelse i metabolisme, proteinsyntese og reserve av aminosyrer. Tilstedeværelsen av albumin i blodet gjenspeiler leverens tilstand - et redusert nivå av albumin indikerer tilstedeværelsen av sykdommen. Lave albuminnivåer hos barn øker for eksempel sjansen for å utvikle gulsott.

Globuliner er store molekylære komponenter i protein. De produseres av leveren og organene i immunsystemet. Globuliner kan være av tre typer: beta-, gamma- og alfa-globuliner. Alle gir transport- og kommunikasjonsfunksjoner. Også kalt antistoffer, de er ansvarlige for reaksjonen til immunsystemet. Med en reduksjon i immunglobuliner i kroppen observeres en betydelig forverring av immunsystemets funksjon: konstant bakteriell og.

Proteinet fibrinogen dannes i leveren, og når det blir fibrin, danner det en blodpropp i områder med vaskulær skade. Dermed deltar væsken i prosessen med koagulering.

Blant ikke-proteinforbindelsene er det:

• Organiske nitrogenholdige forbindelser (ureanitrogen, bilirubin, urinsyre, kreatin, etc.). En økning i nitrogen i kroppen kalles azotomi. Det oppstår når det er et brudd på utskillelsen av metabolske produkter i urinen eller når det er et overdreven inntak av nitrogenholdige stoffer på grunn av aktiv nedbrytning av proteiner (faste, diabetes, brannskader, infeksjoner).
• Organiske nitrogenfrie forbindelser (lipider, glukose, melkesyre). For å opprettholde helsen er det nødvendig å overvåke en rekke av disse vitale tegnene.
• Uorganiske elementer (kalsium, natriumsalt, magnesium, etc.). Mineraler er også viktige komponenter i systemet.

Plasmaioner (natrium og klor) opprettholder et alkalisk blodnivå (ph), og sikrer normal tilstand av cellen. De tjener også rollen som å opprettholde osmotisk trykk. Kalsiumioner er involvert i muskelsammentrekningsreaksjoner og påvirker følsomheten til nervecellene.

I løpet av kroppens levetid kommer metabolske produkter, biologisk aktive elementer, hormoner, næringsstoffer og vitaminer inn i blodet. Det endrer seg imidlertid ikke spesifikt. Reguleringsmekanismer sikrer en av de viktigste egenskapene til blodplasma - konstansen til sammensetningen.

Plasmafunksjoner

Hovedformålet og funksjonen til plasma er å transportere blodceller og næringsstoffer. Det binder også væsker i kroppen som går utover sirkulasjonssystemet, siden det har en tendens til å trenge gjennom.

Den viktigste funksjonen til blodplasma er å utføre hemostase (sikre driften av systemet der væsken er i stand til å stoppe og fjerne den påfølgende blodproppen involvert i koagulasjonen). Oppgaven med plasma i blodet handler også om å opprettholde et stabilt trykk i kroppen.

I hvilke situasjoner og hvorfor er det nødvendig? Oftest blir plasma ikke transfundert med fullblod, men bare med dets komponenter og plasmavæske. Ved produksjon skilles flytende og dannede elementer ved hjelp av spesielle midler, sistnevnte blir som regel returnert til pasienten. Ved denne typen donasjoner øker donasjonsfrekvensen til to ganger i måneden, men ikke mer enn 12 ganger i året.

Blodserum er også laget av blodplasma: fibrinogen fjernes fra sammensetningen. Samtidig forblir serumet fra plasmaet mettet med alle antistoffene som vil motstå mikrober.

Blodsykdommer som påvirker plasma

Menneskelige sykdommer som påvirker sammensetningen og egenskapene til plasma i blodet er ekstremt farlige.

Det er en liste over sykdommer:

• - oppstår når infeksjonen kommer direkte inn i sirkulasjonssystemet.
• og voksne - en genetisk mangel på proteinet som er ansvarlig for koagulering.
• Hyperkoagulerende tilstand - koagulering for raskt. I dette tilfellet øker blodets viskositet og pasienter foreskrives medisiner for å tynne det.
• Dyp - dannelsen av blodpropp i de dype venene.
• DIC-syndrom er den samtidige forekomsten av blodpropp og blødning.

Alle sykdommer er assosiert med funksjonen til sirkulasjonssystemet. Påvirkning på individuelle komponenter i strukturen til blodplasma kan returnere vitaliteten til kroppen tilbake til det normale.

Plasma er den flytende komponenten i blod med en kompleks sammensetning. Den utfører selv en rekke funksjoner, uten hvilke livet til menneskekroppen ville være umulig.

For medisinske formål er plasma i blodet ofte mer effektivt enn en vaksine, siden immunglobulinene som utgjør den reaktivt ødelegger mikroorganismer.

Tilstanden til plasma er nesten enstemmig anerkjent av det vitenskapelige samfunnet som den fjerde tilstanden av materie. Rundt denne tilstanden har det til og med blitt dannet en egen vitenskap som studerer dette fenomenet - plasmafysikk. Tilstanden til plasma eller ionisert gass er representert som et sett med ladede partikler, hvis totale ladning i et hvilket som helst volum av systemet er null - en kvasinutral gass.

Det er også gassutladningsplasma, som oppstår under en gassutladning. Når en elektrisk strøm går gjennom en gass, ioniserer den første gassen, hvis ioniserte partikler bærer strømmen. Slik oppnås plasma under laboratorieforhold, hvis ioniseringsgrad kan kontrolleres ved å endre gjeldende parametere. Imidlertid, i motsetning til høytemperaturplasma, oppvarmes gassutladningsplasma av strøm, og avkjøles derfor raskt når det samhandler med uladede partikler av den omkringliggende gassen.

Elektrisk lysbue - ionisert kvasinutral gass

Egenskaper og parametere til plasma

I motsetning til en gass har et stoff i plasmatilstand svært høy elektrisk ledningsevne. Og selv om den totale elektriske ladningen til plasmaet vanligvis er null, påvirkes den betydelig av magnetfeltet, som kan føre til at stråler av slikt materiale strømmer og skiller det i lag, slik det observeres i solen.

Spikuler er strømmer av solplasma

En annen egenskap som skiller plasma fra gass er kollektiv interaksjon. Hvis gasspartikler vanligvis kolliderer i to, og noen ganger bare observeres en kollisjon av tre partikler, vil plasmapartikler, på grunn av tilstedeværelsen av elektromagnetiske ladninger, samhandle samtidig med flere partikler.

Avhengig av parametrene er plasma delt inn i følgende klasser:

• Etter temperatur: lav temperatur - mindre enn en million kelvin, og høy temperatur - en million kelvin eller mer. En av grunnene til eksistensen av en slik separasjon er at bare høytemperaturplasma er i stand til å delta i termonukleær fusjon.
• Likevekt og ikke-likevekt. Et stoff i plasmatilstand, temperaturen på elektronene betydelig høyere enn temperaturen til ionene, kalles ikke-likevekt. I tilfellet når temperaturen på elektroner og ioner er den samme, snakker vi om et likevektsplasma.
• I henhold til ioniseringsgraden: høyt ionisert og plasma med lav ioniseringsgrad. Faktum er at selv en ionisert gass, hvor 1% av partikler er ionisert, viser noen egenskaper til plasma. Imidlertid kalles plasma vanligvis en fullt ionisert gass (100%). Et eksempel på et stoff i denne tilstanden er solmateriale. Graden av ionisering avhenger direkte av temperaturen.

applikasjon

Plasma har funnet sin største anvendelse innen lysteknologi: i gassutladningslamper, skjermer og forskjellige gassutladningsenheter, for eksempel en spenningsstabilisator eller en mikrobølgestrålingsgenerator. Tilbake til belysning - alle gassutladningslamper er basert på strømmen av strøm gjennom en gass, noe som forårsaker ionisering av sistnevnte. En plasmaskjerm, populær innen teknologi, er et sett med gassutladningskamre fylt med høyt ionisert gass. Den elektriske utladningen som oppstår i denne gassen genererer ultrafiolett stråling, som absorberes av fosforet og deretter får den til å gløde i det synlige området.

Det andre bruksområdet for plasma er astronautikk, og mer spesifikt plasmamotorer. Slike motorer opererer på basis av en gass, vanligvis xenon, som er sterkt ionisert i et gassutslippskammer. Som et resultat av denne prosessen danner tunge xenonioner, som også akselereres av magnetfeltet, en kraftig strømning som skaper motorkraft.

De største forhåpningene settes til plasma - som "drivstoff" for en termonukleær reaktor. Forskere ønsker å gjenta prosessene med fusjon av atomkjerner som skjer på solen, og jobber med å få fusjonsenergi fra plasma. Inne i en slik reaktor er et sterkt oppvarmet stoff (deuterium, tritium eller til og med) i plasmatilstand, og på grunn av dets elektromagnetiske egenskaper holdes det tilbake av et magnetfelt. Dannelsen av tyngre elementer fra det opprinnelige plasmaet skjer med frigjøring av energi.

Plasmaakseleratorer brukes også i høyenergifysikkeksperimenter.

Plasma i naturen

Plasmatilstanden er den vanligste formen for materie, og utgjør omtrent 99 % av massen til hele universet. Saken for enhver stjerne er en koagel av høytemperaturplasma. I tillegg til stjerner er det også interstellar lavtemperaturplasma som fyller verdensrommet.

Det tydeligste eksemplet er jordens ionosfære, som er en blanding av nøytrale gasser (oksygen og nitrogen), samt høyionisert gass. Ionosfæren dannes som et resultat av gassbestråling av solstråling. Samspillet mellom kosmisk stråling og ionosfæren fører til nordlys.

På jorden kan plasma observeres i øyeblikket av et lynnedslag. En elektrisk gnistladning som strømmer i atmosfæren ioniserer gassen sterkt langs dens bane, og danner derved et plasma. Det skal bemerkes at "full" plasma, som et sett med individuelle ladede partikler, dannes ved temperaturer over 8000 grader Celsius. Av denne grunn er påstanden om at brann (hvis temperatur ikke overstiger 4000 grader) er plasma bare en populær misforståelse.