Fast plasma. Plasmatillstånd. Varför infunderas blodplasma?

Plasma, definition, koncept, egenskaper:

Plasma(från grekiskan πλάσμα "formad", "formad") - detta är den fjärde aggregationstillstånd ett ämne som bildas av starkt upphettad joniserad gas bestående av elektroner och joner. Det kan inkludera inte bara joner och elektroner, utan också atomer, molekyler och andra laddade partiklar med positiva och negativa laddningar (till exempel kvarg-gluonplasma). Dessutom är antalet positivt och negativt laddade partiklar ungefär detsamma. De rör sig kollektivt, och inte i par, som i det klassiska gas, vilket avsevärt ökar ämnets ledningsförmåga och dess beroende av elektromagnetiska fält. Själva plasman är kvasinuutral - summan av dess laddning av vilken volym som helst är så nära noll som möjligt.

Plasma, som innehåller elektroner och positiva joner, kallas elektron-jonplasma. Om en plasma innehåller neutrala molekyler bredvid laddade partiklar, kallas det partiellt joniserat. Plasma, som endast består av laddade partiklar, kallas fulljoniserat.

För att ett system med laddade partiklar ska bli plasma, måste de positionera sig på minsta avstånd från varandra och interagerar med varandra. När sådana effekter blir kollektiva och det finns ganska många av dem, uppstår det nödvändiga tillståndet. Det (detta tillstånd) kännetecknas av en temperatur på 8000 grader Kelvin. På grund av den ständiga rörelsen av partiklar plasma blir en utmärkt guide elektrisk ström. Och använder magnetiska fält du kan koncentrera den till en ström och kontrollera ytterligare rörelser.

Under terrestra förhållanden är materiens plasmatillstånd ganska sällsynt och ovanligt. Men på hela universums skala är plasma det vanligaste tillståndet av materia. Solen, stjärnorna, atmosfärens övre skikt och strålningsbälten är gjorda av den. Jorden. Norrsken är också resultatet av processer som sker i plasman.

De mest typiska formerna av plasma är:

Mest typiskt plasmaformer presenteras i tabellen nedan:

Artificiellt skapad plasma:

Jordens naturliga plasma:

Kosmisk och astrofysisk plasma:

– plasmapanel (TV, bildskärm),

– ämne inuti lysrör (inklusive kompakta) och neonlampor,

– plasmaraketmotorer,

– gasurladdningskorona från ozongeneratorn,

– kontrollerad termonukleär fusion,

– ljusbåge i en ljusbågslampa och vid bågsvetsning,

– plasmalampa,

– ljusbågsurladdning från en Tesla-transformator,

– exponering av materia för laserstrålning

Ljus sfär av kärnvapenexplosion

- blixt,

- St. Elmos eld,

– jonosfären,

– lågor (lågtemperaturplasma)

– solen och andra stjärnor (de som finns pga termonukleära reaktioner),

- solig vind,

– Plats(utrymmet mellan planeter, stjärnor och galaxer),

– interstellära nebulosor

Typer av plasma. Plasmaklassificering:

Plasma Kanske:

- artificiell Och naturlig.

Exempel på naturlig plasma: planetarisk nebulosa, interplanetär plasma, jordens jonosfär, solens och stjärnornas kromosfär, solprominens, solspikel, sol- vind, solkorona, fotosfär av solen och stjärnorna, kromosfärisk utblossning, blixtar.

– hög temperatur(temperatur miljoner grader Kelvin och högre) och låg temperatur(temperatur mindre än en miljon grader Kelvin).

U lågtemperaturplasma medelenergi elektroner är mindre än den karakteristiska joniseringspotentialen för atomen (<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 %.

Om en lågtemperaturplasma innehåller många makroskopiska fasta partiklar (från fraktioner till hundratals mikrometer stora) med en stor elektrisk laddning, som antingen spontant bildas i plasman som ett resultat av olika processer, eller som förs in i plasman utifrån, då kallas det dammplasma. Dammig plasmaär ett specialfall av lågtemperaturplasma.

Lågtemperaturplasma kallas också tekniskt avancerad plasma, eftersom det introduceras i tekniska processer. Denna plasma används för att etsa och modifiera egenskaper. ytor(skapande diamant filmer, nitrering av metaller, förändrad vätbarhet), ren gaser Och vätskor.

Lågtemperaturplasma i enlighet med fysikaliska egenskaper kan den vara stationär, icke-stationär, kvasistationär, jämvikt, icke-jämvikt, ideal, icke-ideal.

Exempel på lågtemperaturplasma och dess källor: låga, gnista, olika typer av lasrar, katodexplosion, katodfläck, katodbrännare, plasmafackla, plasma brännare, fotoresonant plasma, termionomvandlare, MHD-generator.

Högtemperaturplasmaäven kallad varm plasma. Varm plasma är nästan alltid fullständigt joniserad (joniseringsgrad ~100%).

Ämnet i tillståndet av högtemperaturplasma har hög jonisering och elektrisk ledningsförmåga, vilket gör det möjligt att använda det i kontrollerad termonukleär syntes.

– helt joniserat och delvis joniserat.

Förhållandet mellan antalet joniserade atomer och deras totala antal per volymenhet kallas graden av plasmajonisering. Graden av plasmajonisering bestämmer till stor del dess egenskaper, inklusive elektriska och elektromagnetiska.

α = n i / (ni + n a),

Uppenbarligen är det maximala värdet för a 1 (eller 100%). Plasma med en joniseringsgrad på 1 (eller 100%) kallas fullständigt joniserad plasma.

Ämnen med en joniseringsgrad mindre än 1 (eller mindre än 100%) kallas partiellt joniserad plasma;

– idealisk och ofullkomlig. Dessa typer är typiska endast för lågtemperaturplasma.

När det möjliga maximala antalet interagerande partiklar samlas in i en konventionell sfär blir plasman idealisk. Om dissipativa processer äger rum kränks idealiteten.

Så om det i en sfär med Debye-radie (r D) finns många laddade partiklar och villkoret är uppfyllt för det: N ≈ 4π·n·r 3 D / 3 ≫1, kallas plasman idealplasma,

där r D är Debye-radien, n är koncentrationen av alla plasmapartiklar, N är idealitetsparametern.

När N ⩽ 1 talar vi om en icke-ideal plasma.

I ett idealiskt plasma är den potentiella energin för partikelinteraktion liten jämfört med deras termiska energi;

– jämvikt och icke-jämvikt

Jämviktsplasma lågtemperaturplasma kallas om dess komponenter är i ett tillstånd av termodynamisk jämvikt, det vill säga temperaturen hos elektroner, joner och neutrala partiklar sammanfaller. Jämviktsplasma har vanligtvis en temperatur på mer än flera tusen grader Kelvin.

Exempel på jämviktsplasma kan vara jordens jonosfär, låga, kolbåge, plasma brännare, blixtnedslag, optisk urladdning, solfotosfär, MHD- generator, termionomvandlare.

I icke-jämviktsplasma Elektrontemperaturen är betydligt högre än temperaturen hos andra komponenter. Detta sker på grund av skillnader i massor av neutrala partiklar, joner och elektroner, vilket komplicerar processen för energiutbyte.

Plasmaämnen som skapats artificiellt har initialt inte termodynamisk jämvikt. Jämvikt uppträder endast med en betydande uppvärmning av ämnet, vilket innebär en ökning av antalet kaotiska kollisioner av partiklar med varandra, vilket endast är möjligt med en minskning av energin som transporteras av dem. energi;

– stationär, icke-stationär Och kvasi-stationär. Dessa typer är typiska endast för lågtemperaturplasma.

Stationär lågtemperaturplasma har en lång livslängd jämfört med avslappningstiderna i den. Icke-stationär (pulsad) lågtemperaturplasma lever under en begränsad tid, bestäms både av tiden för upprättandet av jämvikt i plasman och av yttre förhållanden. Lågtemperaturplasma, vars livslängd överstiger den karakteristiska tiden för transienta processer, kallas kvasistationär plasma. Ett exempel på en kvasistationär plasma är en gasurladdningsplasma;

– klassisk Och degenererad. Klassisk plasma, kallas en där avståndet mellan partiklarna är mycket större än de Broglie-längden. I en sådan plasma kan partiklar betraktas som punktladdningar.

Degenererad plasma– plasma där de Broglie-längden är jämförbar med avståndet mellan partiklar. I en sådan plasma är det nödvändigt att ta hänsyn till kvanteffekterna av interaktion mellan partiklar;

– enkomponent Och multikomponent(beroende på joner den är fylld med);

– kvarg-gluon. Quark-gluon plasma– androniskt medium med blandade färgladdningar (kvarkar, antikvarkar och gluoner), bildas när tunga ultrarelativistiska partiklar kolliderar i ett medium med hög energitäthet;

– kryogen. Kryogen plasmaär plasmakyld till låga (kryogena) temperaturer. Till exempel genom att doppa i ett bad med vätska kväve eller helium;

– gasutsläpp. Gasurladdningsplasma – plasma som genereras under en gasurladdning;

– plasma av fasta ämnen. Plasma i fast tillstånd bildar elektroner och hål av halvledare när deras laddningar kompenseras av joner av kristallgitter;

– laser. Laserplasma uppstår från optiskt nedbrytning som skapas av kraftfull laserstrålning under bestrålning av ett ämne.

Det finns andra undertyper av plasmasubstanser.

Plasmaegenskaper:

Den huvudsakliga egenskapen hos plasmasubstansen är dess hög elektrisk ledningsförmåga, betydligt överlägsen indikatorerna i andra aggregeringslägen.

Plasman påverkas av det elektromagnetiska fältet, vilket gör att det kan bilda önskad form, antal lager och densitet. Laddade partiklar rör sig längs och tvärs över det elektromagnetiska fältets riktning; deras rörelse kan vara translationell eller roterande. Denna egenskap hos plasma kallas också interaktion av plasma med ett externt elektromagnetiskt fält eller elektromagnetiska egenskaper hos plasma.

Plasman lyser, har noll nettoladdning och har en hög frekvens som orsakar vibrationer.

Trots sin höga elektriska ledningsförmåga är den (plasma) kvasi-neutral - partiklar med positiva och negativa laddningar har nästan samma volymdensitet.

Plasmapartiklar kännetecknas av den sk kollektiv interaktion. Det betyder att laddade plasmapartiklar, på grund av närvaron av elektromagnetiska laddningar, interagerar samtidigt med ett helt system av närliggande laddade partiklar, och inte i par, som vanligt gas.

Villkor - kriterier för att känna igen ett plasmasystem med laddade partiklar:

Alla system med laddade partiklar uppfyller definitionen av plasma om följande kriterier är uppfyllda:

– tillräcklig densitet fylla den med elektroner, joner och andra strukturella enheter av materia, så att var och en av dem interagerar med ett helt system av närliggande laddade partiklar. För den kollektiva interaktionen av laddade partiklar måste deras placering vara så nära som möjligt och vara i påverkanssfären (sfär med Debye-radie).

Villkoret anses uppfyllt om antalet laddade partiklar i påverkanssfären (en sfär med Debye-radie) är tillräckligt för att kollektiva effekter ska uppstå.

r 3 D ·N ≫ 1, där r 3 D är en sfär med Debye-radie, N är koncentrationen av laddade partiklar;

– prioritet för interna interaktioner. Detta innebär att Debye-screeningsradien måste vara liten jämfört med plasmans karaktäristiska storlek. Villkoret är uppfyllt när ytan effekter I jämförelse med de betydande interna plasmaeffekterna blir de försumbara och försummas.

Matematiskt kan detta tillstånd uttryckas på följande sätt:

rD/L ≪ 1, där rD är Debye-radien, L är plasmans karakteristiska storlek;

– utseende av plasmafrekvens. Detta kriterium innebär att den genomsnittliga tiden mellan partikelkollisioner är lång jämfört med perioden med plasmaoscillationer. Villkoret är uppfyllt när plasmasvängningar uppstår som överstiger de molekylära kinetiska.

Plasmaparametrar:

Materiens fjärde tillstånd har följande parametrar:

– koncentrationen av partiklar som ingår i den.

I ett plasma rör sig alla dess beståndsdelar kaotiskt. För att mäta sin koncentration per volymenhet delas först partiklarna som ingår i den in i grupper (elektroner, joner, resten är neutrala), sedan delas jonerna in i typer, och värdena hittas för varje typ separat (ne, n i och n a), där n e– koncentration av fria elektroner, n i – koncentration av joner, n a – koncentration av neutrala atomer ;

– grad och frekvens av jonisering.

För att omvandla ett ämne till plasma måste det joniseras. Graden av jonisering är proportionell mot antalet atomer som donerat eller absorberat elektroner, och mest av allt beror på temperaturen. Förhållandet mellan antalet joniserade atomer och deras totala antal per volymenhet kallas grad av plasmajonisering. Graden av plasmajonisering bestämmer till stor del dess egenskaper, inklusive elektriska och elektromagnetiska.

Graden av jonisering bestäms av följande formel:

α = n i / (ni + n a),

där α är graden av jonisering, n i är koncentrationen av joner och n a är koncentrationen av neutrala atomer.

α är en dimensionslös parameter som visar hur många atomer av ett ämne som kunde ge upp eller absorbera elektroner. Det är tydligt att α max = 1(100%), och den genomsnittliga laddningen av dess joner, även kallad joniseringsmångfald(Z) kommer att ligga inom n e = n i, där n e– koncentration av fria elektroner.

Vid α max plasman är fullständigt joniserad, vilket främst är typiskt för ett "hett" ämne – högtemperaturplasma.

– temperatur. Olika ämnen omvandlas till plasmatillståndet vid olika temperaturer, vilket förklaras av strukturen hos de yttre elektronskalen hos ämnets atomer: ju lättare en atom ger upp en elektron, desto lägre blir temperaturen för övergången till plasmatillståndet.

Skillnaden mellan plasma och gas:

Plasma– ett slags derivat av en gas som erhålls under dess jonisering. De har dock vissa skillnader.

Först och främst är detta närvaron av elektrisk ledningsförmåga. För en vanlig gas (till exempel luft) tenderar den till noll. De flesta gaser är bra isolatorer tills de utsätts för ytterligare påverkan. Plasma är en utmärkt ledare.

På grund av det extremt lilla elektriska fältet är plasmaämnet beroende av magnetisk fält, vilket inte är typiskt för gaser. Detta leder till filamentering och delaminering. Och övervikten av elektriska och magnetiska krafter över gravitationskrafter skapar kollektiv effekter inre kollisioner av partiklar i materia.

I gaser är de ingående partiklarna identiska. Deras termiska rörelse utförs över korta avstånd på grund av gravitationsattraktion. Plasmas struktur består av elektroner, joner och neutrala partiklar, olika i sin laddning och oberoende av varandra. De kan ha olika hastigheter och temperaturer. Resultatet är vågor och instabilitet.

Samspelet mellan komponenter i gaser är tvåpartiklar (mycket sällan trepartiklar). I plasma är det kollektivt: det nära arrangemanget av partiklar gör det möjligt för alla grupper att interagera på en gång och med alla.

När partiklar kolliderar i gaser fördelas hastigheterna för molekylär rörelse enligt Maxwells teori. Enligt henne är det bara ett fåtal av dem som har relativt höga halter. I plasma sker sådan rörelse under påverkan av elektriska fält, och det är inte bara Maxwellian. Ofta leder närvaron av höga hastigheter till tvåtemperatursfördelningar och uppkomsten av skenande elektroner.

Släta matematiska funktioner och en probabilistisk ansats är inte lämpliga för en uttömmande beskrivning av det fjärde tillståndet. Därför används flera matematiska modeller (vanligtvis minst tre). Vanligtvis är dessa vätska, flytande och Particle-In-Cell (partikel-i-cell-metoden). Men den information som erhålls även på detta sätt är ofullständig och kräver ytterligare förtydliganden.

Erhålla (skapa) plasma:

I laboratorieförhållanden finns det flera sätt att få plasma. Det första sättet är att stark uppvärmning av det valda ämnet, och den specifika temperaturen för övergången till plasmatillståndet beror på strukturen hos dess atomers elektroniska skal. Ju lättare det är för elektroner att lämna sina banor, desto mindre uppvärmning behöver ett ämne för att omvandlas till ett plasmatillstånd. Alla ämnen kan påverkas: fast, flytande, gasformig.

Dock oftast plasma skapas med hjälp av elektriska fält, accelererande elektroner, som i sin tur joniserar atomer och värmer själva plasmasubstansen. Till exempel passerar en elektrisk ström genom en gas, vilket skapar en potentialskillnad i ändarna av elektroderna som är placerade i gas. Genom att ändra de aktuella parametrarna kan du kontrollera graden av plasmajonisering. Det bör beaktas att även om gasurladdningsplasman värms upp av strömmen, kyls den samtidigt snabbt när den interagerar med oladdade partiklar i den omgivande gasen.

Det krävs också att ett ämnes plasmatillstånd kan skapas genom radioaktiv bestrålning, stark kompression, laserstrålning, resonansstrålning och andra metoder.

Applicering av plasma:

I naturen skyddar jordens magnetosfäriska plasma, som motverkar solvinden, jordklotet från rymdens destruktiva inflytande. Substansen i jonosfären bildar norrsken, blixtar och koronaurladdningar.

Upptäckten av materiens fjärde tillstånd bidrog till utvecklingen av många ekonomiska sektorer. Jonosfärens egenskaper att reflektera radiovågor har hjälpt till att etablera långdistanskommunikation och sända data över långa avstånd.

Laboratoriegasurladdningar gjorde det möjligt att skapa gasurladdningsljuskällor ( självlysande och andra lampor), förbättrade tv-paneler och multimediaskärmar.

Kontrollerade magnetisk De började bearbeta, skära och svetsa material med hjälp av ett plasmajetfält.

Fenomenet plasmaurladdning hjälpte till att bygga många växlingsanordningar, plasmatroner och till och med specifika rymdfarkoster. motorer. Dök upp plasmasprutning och nya möjligheter att utföra kirurgiska operationer.

Forskare skapade också en toroidformad kammare med omslutande elektriska magneter som kan hålla ämnet. Kontrollerad termonukleär fusion sker i den. För att göra detta håller ett elektriskt magnetfält joniserad gas vid en hög temperatur (deuterium-tritiumplasma). Denna teknik kan användas vid konstruktion av moderna kraftverk, som är mer miljövänliga och säkra i jämförelse med kärnkraftsanaloger.

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

Efterfrågefaktor 2 108

Mänskligt blod representeras av 2 komponenter: en flytande bas eller plasma och cellulära element. Vad är plasma och vad är dess sammansättning? Vad är plasmans funktionella syfte? Låt oss titta på allt i ordning.

Allt om plasma

Plasma är en vätska som bildas av vatten och torra ämnen. Det utgör huvuddelen av blodet - cirka 60%. Tack vare plasma har blod ett flytande tillstånd.Även om plasma enligt fysiska indikatorer (densitet) är tyngre än vatten.

Makroskopiskt är plasma en transparent (ibland grumlig) homogen vätska av ljusgul färg. Det samlas i den övre delen av kärlen när de bildade elementen sätter sig. Histologisk analys visar att plasma är den intercellulära substansen i den flytande delen av blodet.

Plasma blir grumligt efter att en person konsumerar fet mat.

Vad består plasma av?

Plasmakomposition presenteras:

Vatten;
Salter och organiska ämnen.

Proteiner;
Aminosyror;
Glukos;
Hormoner;
Enzymämnen;
Mineraler (Na, Cl-joner).

Hur stor procentandel av plasmavolymen är protein?

Detta är den mest talrika komponenten i plasma, den upptar 8% av all plasma. Plasma innehåller protein av olika fraktioner.

De viktigaste:

albumin (5%);
globuliner (3%);
Fibrinogen (tillhör globuliner, 0,4%).

Sammansättning och syften med icke-proteinföreningar i plasma

Plasma innehåller:

Organiska föreningar baserade på kväve. Representanter: urinsyra, bilirubin, kreatin. En ökning av mängden kväve signalerar utvecklingen av azotomi. Detta tillstånd uppstår på grund av problem med utsöndringen av metaboliska produkter i urinen eller på grund av aktiv förstörelse av protein och inträde av stora mängder kvävehaltiga ämnen i kroppen. Det senare fallet är typiskt för diabetes, fasta och brännskador.
Organiska föreningar som inte innehåller kväve. Detta inkluderar kolesterol, glukos, mjölksyra. Lipider håller dem också sällskap. Alla dessa komponenter måste övervakas, eftersom de är nödvändiga för att upprätthålla full funktion.
Oorganiska ämnen (Ca, Mg). Na- och Cl-joner är ansvariga för att upprätthålla ett konstant pH i blodet. De övervakar också osmotiskt tryck. Ca-joner deltar i muskelkontraktion och stimulerar nervcellernas känslighet.

Blodplasmasammansättning

Äggviteämne

Albumin i plasmablod är huvudkomponenten (mer än 50%). Den har en liten molekylvikt. Platsen för bildandet av detta protein är levern.

Syftet med albumin:

Transporterar fettsyror, bilirubin, läkemedel, hormoner.
Tar del av ämnesomsättningen och proteinbildningen.
Reserverar aminosyror.
Bildar onkotiskt tryck.

Läkare bedömer leverns tillstånd efter mängden albumin. Om albumininnehållet i plasma minskar, indikerar detta utvecklingen av patologi. Låga nivåer av detta plasmaprotein hos barn ökar risken för att utveckla gulsot.

Globuliner

Globuliner representeras av stora molekylära föreningar. De produceras av levern, mjälten och tymus.

Det finns flera typer av globuliner:

α – globuliner. De interagerar med tyroxin och bilirubin och binder dem. Katalysera bildandet av proteiner. Ansvarig för transport av hormoner, vitaminer, lipider.
β – globuliner. Dessa proteiner binder vitaminer, Fe och kolesterol. De transporterar Fe- och Zn-katjoner, steroidhormoner, steroler och fosfolipider.
γ – globuliner. Antikroppar eller immunglobuliner binder histamin och deltar i skyddande immunreaktioner. De produceras av levern, lymfvävnaden, benmärgen och mjälten.

Det finns 5 klasser av γ-globuliner:

IgG(cirka 80 % av alla antikroppar). Det kännetecknas av hög aviditet (förhållande mellan antikropp och antigen). Kan penetrera placentabarriären.
IgM- det första immunglobulinet som bildas i det ofödda barnet. Proteinet har hög aviditet. Det är det första som upptäcks i blodet efter vaccination.
IgA.
IgD.
IgE.

Fibrinogen är ett lösligt plasmaprotein. Det syntetiseras av levern. Under påverkan av trombin omvandlas proteinet till fibrin, en olöslig form av fibrinogen. Tack vare fibrin bildas en blodpropp på platser där kärlens integritet har äventyrats.

Andra proteiner och funktioner

Mindre fraktioner av plasmaproteiner efter globuliner och albuminer:

protrombin;
transferrin;
Immunproteiner;
C-reaktivt protein;
Tyroxinbindande globulin;
Haptoglobin.

Uppgifterna för dessa och andra plasmaproteiner går ner till:

Upprätthålla homeostas och blodets aggregationstillstånd;
Kontroll av immunreaktioner;
Transport av näringsämnen;
Aktivering av blodkoaguleringsprocessen.

Plasmas funktioner och uppgifter

Varför behöver människokroppen plasma?

Dess funktioner är varierande, men i grund och botten kommer de ner till tre huvudsakliga:

Transportera blodkroppar och näringsämnen.
Upprätta kommunikation mellan alla kroppsvätskor som finns utanför cirkulationssystemet. Denna funktion är möjlig på grund av plasmans förmåga att penetrera kärlväggarna.
Ger hemostas. Detta innebär att kontrollera vätskan som slutar blöda och ta bort den resulterande blodproppen.

Användningen av plasma vid donation

Idag transfunderas inte helblod: plasma och bildade komponenter isoleras separat för terapeutiska ändamål. Vid blodgivningsställen donerar människor oftast blod specifikt för plasma.

Blodplasmasystem

Hur får man plasma?

Plasma erhålls från blodet genom centrifugering. Metoden låter dig separera plasma från cellulära element med hjälp av en speciell apparat utan att skada dem. Blodkropparna återförs till givaren.

Plasmadonationsproceduren har ett antal fördelar jämfört med enkel bloddonation:

Volymen av blodförlust är mindre, vilket innebär mindre skada på hälsan.
Blod kan doneras för plasma igen efter 2 veckor.

Det finns restriktioner för plasmadonation. En givare kan alltså donera plasma högst 12 gånger per år.

Plasmadonation tar inte mer än 40 minuter.

Plasma är källan till så viktigt material som blodserum. Serum är samma plasma, men utan fibrinogen, men med samma uppsättning antikroppar. Det är de som bekämpar patogener av olika sjukdomar. Immunglobuliner bidrar till den snabba utvecklingen av passiv immunitet.

För att få blodserum placeras sterilt blod i en inkubator i 1 timme. Därefter skalas den resulterande blodproppen av provrörets väggar och placeras i kylen i 24 timmar. Den resulterande vätskan tillsätts till ett sterilt kärl med hjälp av en Pasteurpipett.

Blodpatologier som påverkar plasmans natur

Inom medicinen finns det flera sjukdomar som kan påverka plasmasammansättningen. Alla utgör ett hot mot människors hälsa och liv.

De viktigaste är:

Hemofili. Detta är en ärftlig patologi när det finns en brist på protein, vilket är ansvarigt för koagulation.
Blodförgiftning eller sepsis. Ett fenomen som uppstår på grund av att infektion kommer direkt in i blodomloppet.
DIC syndrom. Ett patologiskt tillstånd orsakat av chock, sepsis, svåra skador. Det kännetecknas av blodkoaguleringsstörningar, som samtidigt leder till blödning och bildandet av blodproppar i små kärl.
Djup ventrombos. Med sjukdomen observeras bildandet av blodproppar i de djupa venerna (främst i de nedre extremiteterna).
Hyperkoagulation. Patienter diagnostiseras med överdriven blodpropp. Viskositeten hos den senare ökar.

Plasmatest eller Wasserman-reaktion är en studie som detekterar närvaron av antikroppar i plasma mot Treponema pallidum. Baserat på denna reaktion beräknas syfilis, liksom effektiviteten av dess behandling.

Plasma är en vätska med en komplex sammansättning som spelar en viktig roll i mänskligt liv. Det är ansvarigt för immunitet, blodkoagulering, homeostas.

Video - hälsoguide (blodplasma)

Bilden visar en total solförmörkelse som observerades i Frankrike 1999. Ljusets spetsiga halo är plasma från solens korona

Materia finns i fyra möjliga tillstånd: fast, flytande, gas och plasma, som är en elektrifierad gas. Vi möter sällan naturlig plasma - den kan ses under åskväder och norrsken, eller om du tittar på solen genom ett speciellt filter. Men plasma, trots all brist i våra dagliga liv, utgör mer än 99% av den observerbara materien i universum (det vill säga om man inte räknar mörk materia).

Hur bildas plasma?

Föreställ dig att värma upp en behållare full med is och se hur den förändras från fast till flytande till gas. När temperaturen stiger blir vattenmolekylerna mer energiska och exciterande och rör sig mer och mer fritt. Om du fortsätter att värma, då vid en temperatur på cirka 12 tusen grader Celsius, kommer atomerna själva att börja sönderfalla. Elektronerna kommer att fly från kärnorna och lämnar efter sig laddade partiklar som kallas joner, som hamnar i en soppa av elektroner. Detta är tillståndet för plasma.

Plasma i fysik och i blod

Sambandet mellan blod och "fysisk" plasma är mer än bara en slump. 1927 observerade den amerikanske kemisten Irving Langmuir att precis som plasma bär elektroner, joner, molekyler och andra föroreningar, transporterar blodplasma röda och vita blodkroppar och mikrober. Langmuir blev en pionjär inom studiet av plasma. Tillsammans med sin kollega Levi Tonks upptäckte han också att plasma kännetecknas av snabba oscilleringar av elektroner på grund av partiklars kollektiva beteende.

En annan intressant egenskap hos plasma är dess förmåga att stödja så kallade hydromagnetiska bulgevågor, som rör sig genom plasmat längs magnetfältslinjer, ungefär som vibrationer längs en gitarrsträng. När den svenske vetenskapsmannen Hannes Alfvén, som senare blev nobelpristagare, först föreslog att dessa vågor skulle finnas 1942, var fysiksamfundet skeptiskt. Men efter att Alfven hållit en föreläsning vid University of Chicago, kontaktade den berömde fysikern och läraren Enrico Fermi honom för att diskutera teorin och medgav att sådana vågor kunde existera.

Termonukleär fusion

En av de största drivkrafterna för modern plasmavetenskap är utsikterna till kontrollerad kärnfusion, där atomer smälter samman och frigör intensiva men kontrollerade energiskurar. Detta skulle ge en nästan obegränsad källa till säker, ren energi, men det är inte en så enkel uppgift. Innan en sådan sammanslagning kan ske på jorden måste plasman värmas upp till mer än 100 miljoner grader Celsius, vilket är ungefär 10 gånger varmare än solens centrum. Men detta är inte det svåraste, eftersom forskare lyckades nå denna temperatur på 1990-talet. Men het plasma är mycket instabilt, vilket gör det svårt att lagra och kontrollera.

Försöken att uppnå kontrollerad termonukleär fusion går tillbaka till början av 1950-talet. På den tiden bedrevs forskning i hemlighet av USA, liksom Sovjetunionen och Storbritannien. I USA var Princeton University stödpunkten för denna forskning. Där startade fysikern Lyman Spitzer Project Matterhorn, där en hemlig grupp forskare försökte uppnå kontrollerad kärnfusion med hjälp av en anordning som kallas en stellarator. De hade inga datorer och fick bara förlita sig på sina egna beräkningar. Även om de inte löste pusslet utvecklade de så småningom en "energiprincip" som fortfarande är en kraftfull metod för att testa ideal plasmastabilitet idag.

Tokamak

Under tiden skapade forskare i Sovjetunionen en annan enhet - en tokamak. Denna maskin, utvecklad av fysikerna Andrei Sakharov och Igor Tamm, använde ett starkt magnetfält för att tvinga fram het plasma till en munkform. Tokamak var bättre på att hålla plasman varm och stabil, och till denna dag förlitar sig de flesta fusionsforskningsprogram på tokamak-designen. Idag har Kina, EU, Indien, Japan, Korea, Ryssland och USA gått samman för att bygga världens största tokamak-reaktor, som förväntas öppna 2025. Men de senaste åren har också sett en förnyad entusiasm för stellaratorer, med världens största öppning i Tyskland 2015. Att investera i båda metoderna ger oss sannolikt den bästa chansen att i slutändan bli framgångsrika.

Plasma i nära jordens rymd

Plasma är också relaterat till fysiken i rymden runt jorden, där ämnen transporteras av vindar som genereras i solens övre atmosfär. Vi har turen att jordens magnetfält skyddar oss från laddade plasmapartiklar och den destruktiva strålningen från sådan solvind, men alla våra satelliter, rymdfarkoster och astronauter är utsatta för detta. Deras förmåga att överleva i denna fientliga miljö är beroende av förståelse och anpassning till plasmans nycker.

Inom det nya fältet som kallas "rymdväder" spelar plasmafysik en roll som liknar vätskedynamik i terrestra atmosfäriska förhållanden. Det finns ett fenomen som kallas magnetisk återkoppling, där magnetiska fältlinjer i en plasma kan bryta och återansluta, vilket resulterar i en snabb frigöring av energi. Denna process tros ge bränsle till solflammor, även om detaljerad förståelse fortfarande är svårfångad. Men i framtiden kommer vi att kunna förutsäga solstormar på samma sätt som vi förutspår dåligt väder på jorden.

Hur hjälper plasma oss idag?

Kanske kommer plasmafysiken en dag att ge oss insikt i hur stjärnor, galaxer och galaxhopar först bildades. Enligt den vanliga kosmologiska modellen var plasma vanligt i det tidiga universum, sedan började saker kylas och laddade elektroner och protoner bands samman för att göra väteatomer elektriskt neutrala. Detta tillstånd fortsatte tills de första stjärnorna och svarta hålen bildades och började avge strålning, varefter universum "återjoniserades" och återgick till plasmatillståndet.

Idag, tack vare plasma, kan forskare hitta svarta hål. De är så täta att de praktiskt taget inte reflekterar ljus och är därför praktiskt taget osynliga för direkt observation. Svarta hål är dock vanligtvis omgivna av en roterande skiva av plasmamaterial som rör sig inom det svarta hålets gravitationskraft och avger högenergifotoner. Det är dessa som forskare kan observera i röntgenspektrumet.

Plasma verkar fortfarande vara ett ganska exotiskt tillstånd av materia för oss, men när vi lär oss att utnyttja dess potential och utöka vår syn på kosmos, kan det en dag bli lika vanligt för oss som is och vatten. Och om vi någonsin uppnår kontrollerad kärnfusion, då kommer vi helt enkelt inte längre att kunna leva utan plasma.

Samma ämne i naturen har förmågan att radikalt variera sina egenskaper beroende på temperatur och tryck. Ett utmärkt exempel på detta är vatten, som finns i form av fast is, vätska och ånga. Dessa är tre aggregerade tillstånd av detta ämne, som har den kemiska formeln H 2 O. Andra ämnen under naturliga förhållanden kan ändra sina egenskaper på liknande sätt. Men förutom de listade finns det ett annat tillstånd av aggregering i naturen - plasma. Den är ganska sällsynt under jordiska förhållanden och utrustad med speciella egenskaper.

Molekylär struktur

Vad beror de 4 materiatillstånden i vilka materien befinner sig? Från växelverkan mellan elementen i atomen och själva molekylerna, utrustade med egenskaperna för ömsesidig avstötning och attraktion. Dessa krafter är självkompenserande i fast tillstånd, där atomerna är ordnade geometriskt korrekt och bildar ett kristallgitter. Samtidigt kan materialobjektet bibehålla båda de ovan nämnda kvalitativa egenskaperna: volym och form.

Men så snart den kinetiska energin hos molekylerna ökar, rör sig kaotiskt, förstör de den etablerade ordningen och förvandlas till vätskor. De har fluiditet och kännetecknas av frånvaron av geometriska parametrar. Men samtidigt behåller detta ämne sin förmåga att inte ändra den totala volymen. I det gasformiga tillståndet är ömsesidig attraktion mellan molekyler helt frånvarande, så gasen har ingen form och har möjlighet till obegränsad expansion. Men koncentrationen av ämnet sjunker avsevärt. Molekylerna i sig förändras inte under normala förhållanden. Detta är huvuddraget i de första 3 av de 4 materiantillstånden.

Omvandling av stater

Processen att omvandla ett fast ämne till andra former kan utföras genom att gradvis öka temperaturen och variera trycket. I det här fallet kommer övergångar att inträffa abrupt: avståndet mellan molekylerna kommer att öka märkbart, intermolekylära bindningar kommer att förstöras med en förändring i densitet, entropi och mängden fri energi. Det är också möjligt att ett fast ämne kommer att omvandlas direkt till en gasform, förbi mellanliggande steg. Det kallas sublimering. En sådan process är fullt möjlig under normala jordiska förhållanden.

Men när temperatur- och tryckindikatorer når kritiska nivåer ökar ämnets inre energi så mycket att elektroner, som rör sig i rasande hastighet, lämnar sina intraatomära banor. I det här fallet bildas positiva och negativa partiklar, men deras densitet i den resulterande strukturen förblir nästan densamma. Således uppstår plasma - ett tillstånd av aggregering av ett ämne som i själva verket är en gas, helt eller delvis joniserad, vars element är utrustade med förmågan att interagera med varandra över långa avstånd.

Högtemperaturplasma av rymden

Plasma är som regel ett neutralt ämne, även om det består av laddade partiklar, eftersom de positiva och negativa elementen i det, som är ungefär lika i kvantitet, kompenserar varandra. Detta tillstånd av aggregering under normala markförhållanden är mindre vanligt än andra som nämnts tidigare. Men trots detta består de flesta kosmiska kroppar av naturlig plasma.

Ett exempel på detta är solen och andra många stjärnor i universum. Temperaturerna där är fantastiskt höga. När allt kommer omkring, på ytan av huvudkroppen av vårt planetsystem når de 5 500 ° C. Detta är mer än femtio gånger högre än de parametrar som krävs för att vattnet ska koka. I mitten av den eldsprutande bollen är temperaturen 15 000 000°C. Det är inte förvånande att gaser (främst väte) joniseras där och når plasmans aggregerade tillstånd.

Lågtemperaturplasma i naturen

Det interstellära mediet som fyller det galaktiska rymden består också av plasma. Men den skiljer sig från dess högtemperaturvariant som beskrivits tidigare. Ett sådant ämne består av joniserad materia som härrör från strålning från stjärnor. Detta är lågtemperaturplasma. På samma sätt skapar solens strålar, som når jordens gränser, jonosfären och strålningsbältet ovanför det, bestående av plasma. Skillnaderna finns bara i ämnets sammansättning. Även om alla grundämnen som presenteras i det periodiska systemet kan vara i ett liknande tillstånd.

Plasma i laboratoriet och dess tillämpning

Enligt lagarna kan det enkelt uppnås under de förhållanden som vi känner till. När man utför laboratorieexperiment räcker det med en kondensator, diod och resistans kopplade i serie. En sådan krets är ansluten till en strömkälla under en sekund. Och om du rör en metallyta med ledningar, joniseras själva partiklarna av den, såväl som ång- och luftmolekylerna i närheten, och befinner sig i plasmans aggregerade tillstånd. Liknande egenskaper hos materia används för att skapa xenon- och neonskärmar och svetsmaskiner.

Plasma och naturfenomen

Under naturliga förhållanden kan plasma observeras i ljuset av norrsken och under ett åskväder i form av bollblixtar. Modern fysik har nu gett en förklaring till några naturfenomen som tidigare tillskrivits mystiska egenskaper. Plasma, som bildas och lyser i ändarna av höga och vassa föremål (master, torn, enorma träd) under ett speciellt tillstånd av atmosfären, togs för århundraden sedan av sjömän som ett förebud om lycka. Det är därför detta fenomen kallades "St. Elmo's Fire."

När resenärerna såg en koronaurladdning i form av lysande tofsar eller strålar under ett åskväder i en storm tog resenärer detta som ett gott omen, och insåg att de hade undvikit fara. Det är inte förvånande, eftersom föremål som stiger över vattnet, lämpliga för "tecken på ett helgon", kan indikera ett fartygs närmande till stranden eller profetera ett möte med andra fartyg.

Ej jämviktsplasma

Ovanstående exempel visar vältaligt att det inte är nödvändigt att värma ett ämne till fantastiska temperaturer för att uppnå plasmatillståndet. För jonisering räcker det att använda kraften från ett elektromagnetiskt fält. Samtidigt får inte de tunga beståndsdelarna i materia (joner) någon betydande energi, eftersom temperaturen under denna process mycket väl inte får överstiga flera tiotals grader Celsius. Under sådana förhållanden rör sig ljuselektroner, som bryter sig bort från huvudatomen, mycket snabbare än mer inerta partiklar.

Sådan kall plasma kallas nonequilibrium. Förutom plasma-tv och neonlampor används den även för vatten- och livsmedelsrening, och används för desinfektion för medicinska ändamål. Dessutom kan kall plasma hjälpa till att påskynda kemiska reaktioner.

Användningsprinciper

Ett utmärkt exempel på hur artificiellt skapad plasma används för mänsklighetens bästa är tillverkningen av plasmamonitorer. Cellerna i en sådan skärm är utrustade med förmågan att avge ljus. Panelen är en slags "smörgås" av glasskivor placerade nära varandra. Mellan dem placeras lådor med en blandning av inerta gaser. De kan vara neon, xenon, argon. Och blå, gröna och röda fosfor appliceras på cellernas inre yta.

Ledande elektroder kopplas utanför cellerna, mellan vilka en spänning skapas. Som ett resultat uppstår ett elektriskt fält och som ett resultat joniseras gasmolekyler. Den resulterande plasman avger ultravioletta strålar, som absorberas av fosfor. På grund av detta uppstår fenomenet fluorescens genom de fotoner som emitteras. På grund av den komplexa kombinationen av strålar i rymden visas en ljus bild av en mängd olika nyanser.

Plasma skräck

Denna form av materia får ett dödligt utseende under en kärnvapenexplosion. Plasma i stora volymer bildas under denna okontrollerade process, vilket frigör en enorm mängd olika typer av energi. som ett resultat av aktiveringen av sprängkapseln brister den ut och värmer upp den omgivande luften till gigantiska temperaturer under de första sekunderna. Vid denna tidpunkt dyker ett dödligt eldklot upp som växer i en imponerande hastighet. Det synliga området av den ljusa sfären ökas av joniserad luft. Blodproppar, bloss och plasmastrålar från explosionen bildar en stötvåg.

Till en början absorberar den lysande bollen, som avancerar, omedelbart allt i sin väg. Inte bara mänskliga ben och vävnader förvandlas till damm, utan också fasta stenar, och till och med de mest hållbara konstgjorda strukturerna och föremålen förstörs. Pansardörrar till säkra skyddsrum räddar dig inte, stridsvagnar och annan militär utrustning krossas.

Plasma i sina egenskaper liknar en gas genom att den inte har en specifik form och volym, vilket gör att den kan expandera på obestämd tid. Av denna anledning uttrycker många fysiker åsikten att det inte bör betraktas som ett separat aggregationstillstånd. Men dess betydande skillnader från bara varm gas är uppenbara. Dessa inkluderar: förmågan att leda elektriska strömmar och exponering för magnetiska fält, instabilitet och förmågan hos ingående partiklar att ha olika hastigheter och temperaturer, samtidigt som de samverkar med varandra.

Blodplasma är den första (flytande) komponenten i det mest värdefulla biologiska mediet som kallas blod. Blodplasma tar upp till 60 % av den totala blodvolymen. Den andra delen (40 - 45%) av vätskan som cirkulerar i blodomloppet tas upp av bildade element: röda blodkroppar, leukocyter, blodplättar.

Sammansättningen av blodplasma är unik. Vad finns inte där? Olika proteiner, vitaminer, hormoner, enzymer - i allmänhet allt som säkerställer människokroppens liv varje sekund.

Blodplasmasammansättning

Den gulaktiga genomskinliga vätskan som frigörs under bildandet av en bunt i ett provrör är plasma? Nej - det här är blodserum, där det inte finns något koagulerat protein (faktor I), går det in i en propp. Men om du tar blod i ett provrör med ett antikoagulant kommer det inte att (blodet) att koagulera, och efter ett tag kommer de tunga bildade elementen att sjunka till botten, och en gulaktig vätska kommer också att ligga kvar på toppen, men något grumligt, till skillnad från serum, här är det och där blodplasma, vars grumlighet förmedlas av proteinerna den innehåller, i synnerhet fibrinogen (FI).

Sammansättningen av blodplasma är slående i sin mångfald. Förutom vatten, som utgör 90–93%, innehåller det komponenter av protein och icke-proteinnatur (upp till 10%):

plasma i den allmänna sammansättningen av blod

, som tar upp 7–8% av den totala volymen av den flytande delen av blodet (1 liter plasma innehåller från 65 till 85 gram proteiner, normen för totalt protein i blodet i en biokemisk analys: 65–85 g /l). De huvudsakliga plasmaproteinerna känns igen (upp till 50 % av alla proteiner eller 40 - 50 g/l), (≈ 2,7 %) och fibrinogen;
Andra proteinämnen (komplementkomponenter, kolhydrat-proteinkomplex, etc.);
Biologiskt aktiva substanser (enzymer, hematopoetiska faktorer - hemocytokiner, hormoner, vitaminer);
Lågmolekylära peptider är cytokiner, som i princip är proteiner, men med låg molekylvikt, de produceras huvudsakligen av lymfocyter, även om andra blodkroppar är inblandade i detta. Trots sin "lilla gestalt" är cytokiner utrustade med de viktigaste funktionerna, de interagerar mellan immunsystemet och andra system när de utlöser ett immunsvar;
Kolhydrater som deltar i metaboliska processer som ständigt förekommer i en levande organism;
Produkter erhållna som ett resultat av dessa metaboliska processer, som sedan kommer att avlägsnas av njurarna (etc.);
De allra flesta av elementen i D.I. Mendeleevs bord samlas i blodplasma. Det är sant att vissa representanter för oorganisk natur (kalium, jod, kalcium, svavel, etc.) i form av cirkulerande katjoner och anjoner lätt kan räknas, andra (vanadin, kobolt, germanium, titan, arsenik, etc.) - p.g.a. deras små mängder är svåra att beräkna. Samtidigt utgör andelen av alla kemiska grundämnen i plasma från 0,85 till 0,9 %.

Således är plasma ett mycket komplext kolloidalt system där allt som finns i människo- och däggdjurskroppen och allt som förbereds för att avlägsnas från den "flyter".

Vatten är en källa till H 2 O för alla celler och vävnader, eftersom det är närvarande i plasman i sådana betydande mängder säkerställer det en normal blodtrycksnivå (BP) och upprätthåller en mer eller mindre konstant cirkulerande blodvolym (CBV).

Proteiner som skiljer sig i aminosyrarester, fysikalisk-kemiska egenskaper och andra egenskaper skapar kroppens bas och ger den liv. Genom att dela upp plasmaproteiner i fraktioner kan man ta reda på innehållet av enskilda proteiner, i synnerhet albuminer och globuliner, i blodplasman. Detta görs i diagnostiska syften i laboratorier, och detta görs i industriell skala för att få fram mycket värdefulla läkemedel.

Bland mineralföreningar är den största andelen i blodplasmans sammansättning natrium och klor (Na och Cl). Dessa två element upptar var och en ≈0,3% av plasmans mineralsammansättning, det vill säga de är så att säga de viktigaste, som ofta används för att fylla på den cirkulerande blodvolymen (CBV) under blodförlust. I sådana fall bereds och transfunderas ett tillgängligt och billigt läkemedel - en isotonisk natriumkloridlösning. Samtidigt kallas 0,9% NaCl-lösning fysiologisk, vilket inte är helt sant: en fysiologisk lösning måste förutom natrium och klor innehålla andra makro- och mikroelement (motsvara plasmans mineralsammansättning).

Video: vad är blodplasma

Blodplasmans funktioner tillhandahålls av proteiner

Blodplasmans funktioner bestäms av dess sammansättning, främst protein. Denna fråga kommer att diskuteras mer i detalj i avsnitten nedan som ägnas åt de viktigaste plasmaproteinerna, men det skulle inte skada att kortfattat notera de viktigaste uppgifterna som detta biologiska material löser. Så blodplasmans huvudfunktioner är:

Transport (albumin, globuliner);
Avgiftning (albumin);
Skyddande (globuliner – immunglobuliner);
Koagulation (fibrinogen, globuliner: alfa-1-globulin - protrombin);
Reglering och koordinering (albumin, globuliner);

Det här handlar i korthet om det funktionella syftet med vätskan, som, som en del av blodet, ständigt rör sig genom blodkärlen, vilket säkerställer kroppens normala funktion. Men ändå borde vissa av dess komponenter ha fått mer uppmärksamhet, till exempel, vad fick läsaren veta om blodplasmaproteiner, efter att ha fått så lite information? Men det är de som främst löser de uppräknade problemen (blodplasmas funktioner).

blodplasmaproteiner

Naturligtvis är det förmodligen svårt att ge den största mängden information, när det gäller alla egenskaper hos proteiner som finns i plasma, i en liten artikel ägnad åt den flytande delen av blodet. Under tiden är det fullt möjligt att bekanta läsaren med egenskaperna hos huvudproteinerna (albumin, globuliner, fibrinogen - de anses vara de viktigaste plasmaproteinerna) och nämna egenskaperna hos några andra ämnen av proteinnatur. Dessutom (som nämnts ovan) garanterar de högkvalitativ prestanda för sina funktionella uppgifter med denna värdefulla vätska.

De viktigaste plasmaproteinerna kommer att diskuteras nedan, men jag skulle vilja presentera en tabell för läsaren som visar vilka proteiner som representerar de huvudsakliga blodproteinerna, såväl som deras huvudsakliga syfte.

Tabell 1. Huvudsakliga blodplasmaproteiner

Viktiga plasmaproteiner	Innehåll i plasma (norm), g/l	Huvudrepresentanter och deras funktionella syfte
Albumin	35 - 55	"Byggnadsmaterial", katalysator för immunologiska reaktioner, funktioner: transport, neutralisering, reglering, skydd.
Alfa-globulin a-1	1,4 – 3,0	α1-antitrypsin, α-syraprotein, protrombin, transkortin, som transporterar kortisol, tyroxinbindande protein, α1-lipoprotein, som transporterar fetter till organ.
Alfa-globulin a-2	5,6 – 9,1	α-2-makroglobulin (huvudproteinet i gruppen) är en deltagare i immunsvaret, haptoglobin bildar ett komplex med fritt hemoglobin, ceruloplasmin transporterar koppar, apolipoprotein B transporterar lågdensitetslipoproteiner (”onda” kolesterol).
Beta-globuliner: β1+β2	5,4 – 9,1	Hemopexin (binder hemoglobinhem, och förhindrar därigenom avlägsnande av järn från kroppen), β-transferrin (överför Fe), komplementkomponent (deltager i immunologiska processer), β-lipoproteiner - ett "vehikel" för kolesterol och fosfolipider.
Gamma globulin y	8,1 – 17,0	Naturliga och förvärvade antikroppar (immunoglobuliner av 5 klasser - IgG, IgA, IgM, IgE, IgD), som huvudsakligen utför immunskydd på nivån av humoral immunitet och skapar kroppens allergostatus.
Fibrinogen	2,0 – 4,0	Den första faktorn i blodkoagulationssystemet är FI.

Albumin

Albuminer är enkla proteiner som jämfört med andra proteiner:

albuminstruktur

De uppvisar den högsta stabiliteten i lösningar, men är mycket lösliga i vatten;
De tål minusgrader ganska bra, utan att skadas särskilt av upprepad frysning;
Fall inte ihop när den torkat;
Om de stannar i 10 timmar vid en temperatur som är ganska hög för andra proteiner (60ᵒC), förlorar de inte sina egenskaper.

Förmågorna hos dessa viktiga proteiner beror på närvaron i albuminmolekylen av ett mycket stort antal polära sönderfallande sidokedjor, vilket bestämmer proteinernas huvudsakliga funktionella ansvar - deltagande i metabolism och implementering av en antitoxisk effekt. Funktionerna av albumin i blodplasma kan representeras enligt följande:

Deltagande i vattenmetabolism (albumin upprätthåller den erforderliga volymen vätska, eftersom de ger upp till 80% av det totala kolloidosmotiska trycket i blodet);
Deltagande i transporten av olika produkter och särskilt de som är svåra att lösa i vatten, till exempel fetter och gallpigment - bilirubin (bilirubin, som har bundits med albuminmolekyler, blir ofarligt för kroppen och överförs i detta tillstånd till levern);
Interaktion med makro- och mikroelement som kommer in i plasman (kalcium, magnesium, zink, etc.), såväl som med många mediciner;
Bindning av giftiga produkter i vävnader där dessa proteiner lätt tränger in;
Kolhydratöverföring;
Bindning och överföring av fria fettsyror - FA (upp till 80%), skickas till levern och andra organ från fettdepåer och, omvänt, FA visar inte aggression mot röda blodkroppar (erytrocyter) och hemolys förekommer inte;
Skydd mot fet hepatos av leverparenkymceller och degeneration (fett) av andra parenkymorgan, och dessutom ett hinder för bildandet av aterosklerotiska plack;
Reglering av "beteende" hos vissa ämnen i människokroppen (eftersom aktiviteten av enzymer, hormoner och antibakteriella läkemedel i bunden form minskar, hjälper dessa proteiner att styra deras verkan i rätt riktning);
Att säkerställa optimala nivåer av katjoner och anjoner i plasman, skydd mot de negativa effekterna av tungmetallsalter som av misstag kommer in i kroppen (de är komplexbundna med dem med hjälp av tiolgrupper), neutralisering av skadliga ämnen;
Katalys av immunologiska reaktioner (antigen→antikropp);
Bibehålla ett konstant blod-pH (den fjärde komponenten i buffertsystemet är plasmaproteiner);
Hjälper till med "konstruktionen" av vävnadsproteiner (albumin, tillsammans med andra proteiner, utgör en reserv av "byggnadsmaterial" för en så viktig uppgift).

Albumin syntetiseras i levern. Den genomsnittliga halveringstiden för detta protein är 2–2,5 veckor, även om vissa "lever" i en vecka, medan andra "arbetar" i upp till 3–3,5 veckor. Genom att fraktionera proteiner från donatorplasma erhålls ett mycket värdefullt terapeutiskt läkemedel (5%, 10% och 20% lösning) med samma namn. Albumin är den sista fraktionen i processen, så dess produktion kräver avsevärda arbets- och materialkostnader, därav kostnaden för botemedlet.

Indikationer för användning av donatoralbumin är olika (i de flesta fall ganska svåra) tillstånd: stor, livshotande blodförlust, en minskning av albuminnivåerna och en minskning av det kolloidosmotiska trycket på grund av olika sjukdomar.

Globuliner

Dessa proteiner tar upp en mindre andel jämfört med albumin, men det är ganska märkbart bland andra proteiner. Under laboratorieförhållanden delas globuliner in i fem fraktioner: α-1, α-2, β-1, β-2 och γ-globuliner. Under produktionsförhållanden isoleras gammaglobuliner från fraktion II + III för att erhålla läkemedel, som därefter kommer att användas för att behandla olika sjukdomar åtföljda av störningar i immunsystemet.

olika former av plasmaproteinarter

Till skillnad från albuminer är vatten inte lämpligt för att lösa globuliner, eftersom de inte löser sig i det, men neutrala salter och svaga baser är ganska lämpliga för att bereda en lösning av detta protein.

Globuliner är mycket viktiga plasmaproteiner, i de flesta fall är de akutfasproteiner. Trots att deras innehåll är inom 3% av alla plasmaproteiner, löser de de viktigaste uppgifterna för människokroppen:

Alfa-globuliner är involverade i alla inflammatoriska reaktioner (en ökning av α-fraktionen noteras i ett biokemiskt blodprov);
Alfa- och beta-globuliner, som är en del av lipoproteiner, utför transportfunktioner (fria fetter förekommer i plasma mycket sällan, förutom efter en ohälsosam fet måltid, och under normala förhållanden är kolesterol och andra lipider associerade med globuliner och bildar en vattenlöslig form, som lätt transporteras från ett organ till ett annat);
α- och β-globuliner är involverade i kolesterolmetabolism (se ovan), vilket bestämmer deras roll i utvecklingen av åderförkalkning, så det är inte förvånande att med patologi som uppstår med lipidackumulering ändras värdena för betafraktionen uppåt ;
Globuliner (alfa-1 fraktion) transporterar vitamin B12 och vissa hormoner;
Alfa-2-globulin är en del av haptoglobin, som är mycket aktivt involverat i redoxprocesser - detta akutfasprotein binder fritt hemoglobin och förhindrar därmed avlägsnande av järn från kroppen;
Vissa beta-globuliner löser tillsammans med gammaglobuliner problemen med kroppens immunförsvar, det vill säga de är immunglobuliner;
Representanter för alfa-, beta-1- och beta-2-fraktionerna transporterar steroidhormoner, vitamin A (karoten), järn (transferrin), koppar (ceruloplasmin).

Det är uppenbart att inom sin grupp skiljer sig globuliner något från varandra (främst i deras funktionella syfte).

Det bör noteras att med åldern eller med vissa sjukdomar kan levern börja producera inte helt normala alfa- och betaglobuliner, och den förändrade rumsliga strukturen hos proteinmakromolekylen kommer inte att ha den bästa effekten på globulinernas funktionella förmågor.

Gamma globuliner

Gamma-globuliner är blodplasmaproteiner som har den lägsta elektroforetiska rörligheten; dessa proteiner utgör huvuddelen av naturliga och förvärvade (immuna) antikroppar (AT). Gamma-globuliner som bildas i kroppen efter att ha träffat ett främmande antigen kallas immunglobuliner (Ig). För närvarande, med tillkomsten av cytokemiska metoder i laboratorietjänsten, har det blivit möjligt att studera serum för att bestämma immunproteinerna i det och deras koncentrationer. Inte alla immunglobuliner, och det finns 5 klasser av dem, har samma kliniska betydelse; dessutom beror deras innehåll i plasma på ålder och förändringar i olika situationer (inflammatoriska sjukdomar, allergiska reaktioner).

Tabell 2. Klasser av immunglobuliner och deras egenskaper

Immunglobulinklass (Ig)	Innehåll i plasma (serum), %	Huvudsakliga funktionsändamål
G	OK. 75	Antitoxiner, antikroppar riktade mot virus och grampositiva mikrober;
A	OK. 13	Antiinsulära antikroppar för diabetes mellitus, antikroppar riktade mot kapselmikroorganismer;
M	OK. 12	Riktning: virus, gramnegativa bakterier, Forsman och Wasserman antikroppar.
E	0,0…	Reagins, specifika antikroppar mot olika (specifika) allergener.
D	I embryot, hos barn och vuxna är det möjligt att upptäcka spår	Beaktas inte eftersom de inte har någon klinisk betydelse.

Koncentrationen av immunglobuliner i olika grupper har märkbara fluktuationer hos barn i yngre och medelålderskategorier (främst på grund av immunglobuliner i klass G, där ganska höga frekvenser observeras - upp till 16 g/l). Men efter cirka 10 års ålder, när vaccinationer har slutförts och större barninfektioner har övervunnits, minskar Ig-innehållet (inklusive IgG) och når vuxennivåer:

IgM – 0,55 – 3,5 g/l;

IgA – 0,7 – 3,15 g/l;

IgG – 0,7 – 3,5 g/l;

Fibrinogen

Den första koagulationsfaktorn (FI - fibrinogen), som, när en koagel bildas, förvandlas till fibrin, som bildar en koagel (närvaron av fibrinogen i plasma skiljer det från serum), hänvisar i huvudsak till globuliner.

Fibrinogen fälls lätt ut av 5 % etanol, som används vid proteinfraktionering, samt genom en halvmättad lösning av natriumklorid, behandling av plasma med eter och upprepad frysning. Fibrinogen är termolabilt och koagulerar fullständigt vid en temperatur på 56 grader.

Utan fibrinogen bildas inte fibrin, och utan det slutar inte blödningen. Övergången av detta protein och bildandet av fibrin utförs med deltagande av trombin (fibrinogen → mellanprodukt - fibrinogen B → trombocytaggregation → fibrin). De initiala stadierna av polymerisationen av koagulationsfaktorn kan vändas, men under påverkan av det fibrinstabiliserande enzymet (fibrinas) sker stabilisering och den omvända reaktionen elimineras.

Deltagande i blodkoagulationsreaktionen är det huvudsakliga funktionella syftet med fibrinogen, men det har också andra användbara egenskaper, till exempel när det utför sina uppgifter stärker det kärlväggen, gör små "reparationer", fäster vid endotelet och därigenom stänger små defekter, vilka saker uppstår under en persons liv.

Plasmaproteiner som laboratorieindikatorer

Under laboratorieförhållanden, för att bestämma koncentrationen av plasmaproteiner, kan du arbeta med plasma (blod tas in i ett provrör med ett antikoagulant) eller testserum samlat i en torr behållare. Serumproteiner skiljer sig inte från plasmaproteiner, med undantag för fibrinogen, som som bekant saknas i blodserum och som utan antikoagulant används för att bilda en propp. Huvudproteinerna ändrar sina digitala värden i blodet under olika patologiska processer.

En ökning av albuminkoncentrationen i serum (plasma) är ett sällsynt fenomen som uppstår vid uttorkning eller vid överdrivet intag (intravenös administrering) av höga koncentrationer av albumin. En minskning av albuminnivåerna kan indikera uttömd leverfunktion, njurproblem eller störningar i mag-tarmkanalen.

En ökning eller minskning av proteinfraktioner är karakteristisk för ett antal patologiska processer, till exempel kan akutfasproteinerna alfa-1- och alfa-2-globuliner, som ökar deras värden, indikera en akut inflammatorisk process lokaliserad i andningsorganen (bronker, lungor), som påverkar utsöndringssystemet (njurarna) eller hjärtmuskeln (hjärtinfarkt).

En speciell plats i diagnosen av olika tillstånd ges till gammaglobulin (immunoglobulin) fraktionen. Att bestämma antikroppar hjälper till att känna igen inte bara en infektionssjukdom utan också att differentiera dess stadium. Läsaren kan hitta mer detaljerad information om förändringar i värdena för olika proteiner (proteinogram) i ett separat avsnitt.

Avvikelser från normen för fibrinogen manifesterar sig som störningar i hemokoaguleringssystemet, därför är detta protein den viktigaste laboratorieindikatorn för blodkoagulationsförmåga (koagulogram, hemostasiogram).

När det gäller andra proteiner som är viktiga för människokroppen, när du undersöker serum, med hjälp av vissa tekniker, kan du hitta nästan alla som är intressanta för att diagnostisera sjukdomar. Till exempel, genom att beräkna koncentrationen (beta-globulin, akutfasprotein) i provet och inte bara betrakta det som ett "vehikel" (även om detta förmodligen är det första), kommer läkaren att veta graden av proteinbindning av järn järn som frigörs av röda blodkroppar, eftersom Fe 3+ som bekant ger en uttalad toxisk effekt när den finns i fritt tillstånd i kroppen.

Studien av serum för att bestämma innehållet (akutfasprotein, metalloglykoprotein, koppartransportör) hjälper till att diagnostisera en så allvarlig patologi som Konovalov-Wilsons sjukdom (hepatocerebral degeneration).

Genom att undersöka plasma (serum) är det alltså möjligt att bestämma innehållet av både de proteiner som är vitala och de som visas i ett blodprov som en indikator på en patologisk process (till exempel).

Blodplasma är ett terapeutiskt medel

Beredningen av plasma som ett terapeutiskt medel började på 30-talet av förra seklet. Nu har naturlig plasma, erhållen genom spontan sedimentering av bildade element inom 2 dagar, inte använts på länge. Nya metoder för blodseparation (centrifugering, plasmaferes) har ersatt föråldrade. Efter uppsamling centrifugeras blodet och separeras i komponenter (plasma + bildade element). Den flytande delen av blodet som erhålls på detta sätt fryses vanligtvis (färsk frusen plasma) och för att undvika infektion med hepatit skickas i synnerhet hepatit C, som har en ganska lång inkubationstid, för karantänförvaring. Frysning av detta biologiska medium vid ultralåga temperaturer gör att det kan lagras i ett år eller mer och sedan användas för framställning av läkemedel (kryoprecipitat, albumin, gammaglobulin, fibrinogen, trombin, etc.).

För närvarande förbereds den flytande delen av blod för transfusioner i allt större utsträckning genom plasmaferes, vilket är det säkraste för donatorernas hälsa. Efter centrifugering återförs de bildade elementen genom intravenös administrering, och de proteiner som förloras i plasman i kroppen hos den person som donerat blod, regenereras snabbt och återgår till det fysiologiska normala, utan att störa kroppens funktioner.

Förutom färskfryst plasma, som transfunderas för många patologiska tillstånd, används immunplasma som erhålls efter immunisering av en donator med ett visst vaccin, till exempel stafylokocktoxoid, som ett terapeutiskt medel. Sådan plasma, som har en hög titer av anti-stafylokock-antikroppar, används också för att framställa anti-stafylokock-gammaglobulin (humant anti-stafylokock-immunoglobulin) - läkemedlet är ganska dyrt, eftersom dess produktion (proteinfraktionering) kräver avsevärt arbete och material kostar. Och råvaran för det är blodplasma immuniserad givare.

Anti-burn plasma är en sorts immunmiljö. Det har länge noterats att blodet från människor som har upplevt sådan fasa initialt har toxiska egenskaper, men efter en månad börjar bränna antitoxiner (beta- och gammaglobuliner) att upptäckas i det, vilket kan hjälpa "vänner i olycka" i den akuta period av brännskador.

Att få ett sådant botemedel åtföljs naturligtvis av vissa svårigheter, trots att under återhämtningsperioden fylls den förlorade flytande delen av blodet på med donatorplasma, eftersom kroppen hos brända människor upplever proteinutarmning. dock givare måste vara en vuxen och i övrigt frisk, och hans plasma måste ha en viss antikroppstiter (minst 1:16). Immunaktiviteten hos konvalescent plasma varar i cirka två år och en månad efter återhämtning kan den tas från konvalescenta donatorer utan kompensation.

Ett hemostatiskt medel som kallas kryoprecipitat framställs från donerad blodplasma för personer som lider av hemofili eller annan koagulationspatologi, vilket åtföljs av en minskning av antihemofil faktor (FVIII), von Willebrand-faktor (VWF) och fibrinas (faktor XIII, FXIII). Dess aktiva ingrediens är koagulationsfaktor VIII.

Video: om insamling och användning av blodplasma

Fraktionering i industriell skala av plasmaproteiner

Samtidigt är användningen av hel plasma under moderna förhållanden inte alltid motiverad. Dessutom, både ur terapeutisk och ekonomisk synvinkel. Vart och ett av plasmaproteinerna har sina egna unika fysikalisk-kemiska och biologiska egenskaper. Och att tanklöst ingjuta en sådan värdefull produkt i en person som behöver ett specifikt plasmaprotein, och inte allt plasma, är meningslöst, och dessutom är det dyrt i materiella termer. Det vill säga att samma dos av den flytande delen av blodet, uppdelad i komponenter, kan gynna flera patienter, och inte en patient som behöver ett separat läkemedel.

Den industriella produktionen av läkemedel erkändes i världen efter utvecklingen i denna riktning av forskare vid Harvard University (1943). Fraktioneringen av plasmaproteiner är baserad på Kohn-metoden, vars essens är utfällningen av proteinfraktioner genom stegvis tillsats av etylalkohol (koncentration i det första steget - 8%, i det sista steget - 40%) under låg temperatur förhållanden (-3ºС - det första steget, -5ºС - det sista) . Metoden har naturligtvis modifierats flera gånger, men även nu (i olika modifieringar) används den för att få fram blodprodukter över hela planeten. Här är ett kort diagram över det:

I det första steget fälls proteinet ut fibrinogen(sediment I) - denna produkt, efter speciell bearbetning, kommer att gå till det medicinska nätverket under sitt eget namn eller kommer att ingå i en uppsättning för att stoppa blödning, kallad "Fibrinostat");
Det andra steget av processen representeras av supernatanten II + III ( protrombin, beta och gammaglobuliner) - denna fraktion kommer att användas för tillverkning av ett läkemedel som kallas normalt humant gammaglobulin, eller kommer att släppas som en åtgärd som kallas antistafylokock-gammaglobulin. I vilket fall som helst, från supernatanten som erhålls i det andra steget, är det möjligt att framställa ett läkemedel som innehåller en stor mängd antimikrobiella och antivirala antikroppar;
Det tredje och fjärde steget i processen behövs för att komma till sediment V ( äggviteämne+ inblandning av globuliner);
97 – 100% äggviteämne kommer ut först i slutskedet, varefter du måste arbeta med albumin under lång tid tills det når medicinska institutioner (5, 10, 20% albumin).

Men detta är bara ett kort diagram; sådan produktion tar faktiskt mycket tid och kräver deltagande av många personal med olika kvalifikationsgrader. I alla stadier av processen är den framtida mest värdefulla medicinen under konstant kontroll av olika laboratorier (kliniska, bakteriologiska, analytiska), eftersom alla parametrar för blodprodukten vid utloppet måste strikt överensstämma med alla egenskaper hos transfusionsmedier.

Således kan plasma, förutom det faktum att det i blodet säkerställer kroppens normala funktion, också vara ett viktigt diagnostiskt kriterium som visar hälsotillståndet, eller rädda livet för andra människor med hjälp av dess unika egenskaper. Och allt handlar inte om blodplasma. Vi gav inte en fullständig beskrivning av alla dess proteiner, makro- och mikroelement, eller beskrev noggrant dess funktioner, eftersom alla svar på de återstående frågorna finns på VesselInfo-sidorna.