Ngoài ba trạng thái cơ bản của vật chất: lỏng, rắn và khí, còn có trạng thái thứ tư của vật chất. Trạng thái này được gọi là plasma. Huyết tương- khí bị ion hóa một phần hoặc toàn bộ. Có thể thu được plasma bằng cách đốt nóng thêm khí. Ở nhiệt độ đủ cao, quá trình ion hóa chất khí bắt đầu. Và nó chuyển sang trạng thái plasma.

Mức độ ion hóa plasma có thể khác nhau, tùy thuộc vào số lượng nguyên tử và phân tử bị ion hóa. Ngoài việc đốt nóng khí, có thể thu được plasma bằng nhiều cách khác. Ví dụ, với sự trợ giúp của bức xạ hoặc khí bị bắn phá bởi các hạt tích điện nhanh. Trong những trường hợp như vậy, người ta nói về plasma nhiệt độ thấp.

Đặc tính plasma

Plasma được phân lập ở trạng thái vật chất thứ tư riêng biệt, vì nó có những đặc tính cụ thể. Plasma nói chung là một hệ thống trung tính về điện. Bất kỳ vi phạm nào về tính trung lập đều bị loại bỏ bởi sự tích tụ của các hạt cùng dấu.

Điều này là do các hạt mang điện của plasma có tính linh động rất cao và dễ bị ảnh hưởng bởi điện trường và từ trường. Dưới tác dụng của điện trường, các hạt mang điện di chuyển đến vùng bị vi phạm trung tính cho đến khi điện trường trở về 0, tức là trung tính được khôi phục.

Lực hút Coulomb tác dụng giữa các phân tử plasma. Trong trường hợp này, mỗi hạt tương tác ngay lập tức với nhiều hạt xung quanh khác. Kết quả là, các hạt plasma, ngoài chuyển động nhiệt hỗn loạn, có thể tham gia vào các chuyển động có trật tự khác nhau. Do đó, có thể dễ dàng kích thích các dao động và sóng khác nhau trong plasma.
Khi mức độ ion hóa plasma tăng, độ dẫn điện của nó tăng lên. Ở nhiệt độ đủ cao, plasma có thể được coi là chất siêu dẫn.

Plasma trong tự nhiên

Một phần rất lớn vật chất của Vũ trụ ở trạng thái plasma. Ví dụ, Mặt trời và các ngôi sao khác, do nhiệt độ cao của chúng, chủ yếu bao gồm plasma đã được ion hóa hoàn toàn. Môi trường giữa các vì sao cũng bao gồm plasma. Ở đây sự ion hóa của các nguyên tử là do bức xạ của chính các ngôi sao.

Plasma giữa các vì sao là một ví dụ về plasma nhiệt độ thấp. Hành tinh của chúng ta cũng được bao quanh bởi plasma. Ví dụ, tầng điện ly. Trong tầng điện ly, sự ion hóa chất khí là do bức xạ mặt trời gây ra. Bên trên tầng điện ly, các vành đai bức xạ của Trái đất nằm, cũng bao gồm plasma.

Trong trường hợp này, plasma cũng có nhiệt độ thấp. Các electron tự do trong kim loại cũng có hầu hết các đặc tính của plasma. Nhưng hạn chế của chúng là không thể di chuyển tự do trong toàn bộ thể tích của cơ thể.

Bức ảnh chụp nhật thực toàn phần được quan sát ở Pháp vào năm 1999. Vầng sáng nhọn là plasma từ vầng hào quang của mặt trời

Vật chất tồn tại ở bốn trạng thái có thể có: rắn, lỏng, khí và ở dạng plasma, là một chất khí được điện hóa. Chúng ta hiếm khi bắt gặp plasma tự nhiên - nó có thể được nhìn thấy trong cơn giông bão và ánh sáng phía bắc, hoặc khi nhìn vào Mặt trời qua một bộ lọc đặc biệt. Tuy nhiên, plasma, đối với tất cả sự khan hiếm của nó trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, chiếm hơn 99% vật chất có thể quan sát được trong vũ trụ (nghĩa là nếu không tính vật chất tối).

Plasma được hình thành như thế nào

Hãy tưởng tượng rằng bạn làm nóng một thùng chứa đầy nước đá và quan sát nó chuyển từ thể rắn sang thể lỏng sang thể khí. Khi nhiệt độ tăng, các phân tử nước trở nên tràn đầy năng lượng và dễ bị kích thích hơn và chuyển động ngày càng tự do hơn. Nếu bạn tiếp tục đun nóng, thì ở nhiệt độ khoảng 12 nghìn độ C, bản thân các nguyên tử sẽ bắt đầu phân hủy. Các điện tử sẽ thoát ra khỏi hạt nhân, để lại các hạt mang điện được gọi là ion, cuối cùng chúng kết thúc trong một nồi các điện tử. Đây là trạng thái của huyết tương.

Plasma trong vật lý và trong máu

Mối liên hệ giữa máu và huyết tương "vật chất" không chỉ là một sự trùng hợp ngẫu nhiên. Năm 1927, nhà hóa học người Mỹ Irving Langmuir nhận thấy rằng cũng giống như huyết tương mang các điện tử, ion, phân tử và các tạp chất khác, huyết tương cũng mang các tế bào hồng cầu và bạch cầu và vi khuẩn. Langmuir trở thành nhà tiên phong trong việc nghiên cứu huyết tương. Cùng với đồng nghiệp của mình, Levi Tonks, ông cũng phát hiện ra rằng plasma được đặc trưng bởi sự dao động nhanh của các electron do hành vi tập thể của các hạt.

Một tính chất thú vị khác của plasma là khả năng hỗ trợ cái gọi là sóng phồng thủy từ truyền qua plasma dọc theo các đường sức từ, giống như dao động lan truyền dọc theo dây đàn guitar. Năm 1942, nhà khoa học Thụy Điển Hannes Alfven, người sau này đoạt giải Nobel, lần đầu tiên đề xuất sự tồn tại của những làn sóng này, cộng đồng vật lý đã tỏ ra nghi ngờ. Nhưng sau khi Alfvén thuyết trình tại Đại học Chicago, nhà vật lý kiêm giảng viên nổi tiếng Enrico Fermi đã tiếp cận ông để thảo luận về lý thuyết, thừa nhận rằng những sóng như vậy có thể tồn tại.

Phản ứng tổng hợp nhiệt hạch

Một trong những động lực lớn nhất của khoa học plasma hiện đại là triển vọng của phản ứng tổng hợp có kiểm soát, trong đó các nguyên tử hợp nhất với nhau và giải phóng những vụ nổ năng lượng có cường độ cao nhưng có kiểm soát. Điều này sẽ cung cấp một nguồn năng lượng sạch, an toàn gần như vô hạn, nhưng nó không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Trước khi sự hợp nhất như vậy xảy ra trên Trái đất, plasma phải được đốt nóng đến hơn 100 triệu độ C, nóng hơn khoảng 10 lần so với tâm của Mặt trời. Nhưng đây không phải là điều khó khăn nhất, vì các nhà khoa học đã cố gắng đạt được nhiệt độ như vậy vào những năm 1990. Tuy nhiên, plasma nóng không ổn định cao do đó khó bảo quản và khó kiểm soát.

Nỗ lực đạt được phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát bắt đầu từ đầu những năm 1950. Vào thời điểm đó, nghiên cứu được thực hiện trong bí mật bởi Hoa Kỳ, cũng như Liên Xô và Anh. Tại Mỹ, Đại học Princeton là điểm tựa cho nghiên cứu này. Tại đây, nhà vật lý Lyman Spitzer bắt đầu dự án Matterhorn, trong đó một nhóm bí mật gồm các nhà khoa học cố gắng đạt được sự phản ứng tổng hợp có kiểm soát bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là máy sao. Họ không có máy tính và chỉ dựa vào tính toán của riêng mình. Mặc dù không giải được câu đố, nhưng cuối cùng họ đã phát triển được "nguyên lý năng lượng", phương pháp này vẫn là một phương pháp hiệu quả để kiểm tra độ ổn định lý tưởng của plasma ngày nay.

tokamak

Trong khi đó, các nhà khoa học ở Liên Xô đã tạo ra một thiết bị khác là tokamak. Cỗ máy này do hai nhà vật lý Andrei Sakharov và Igor Tamm phát triển, sử dụng từ trường mạnh để ép plasma nóng thành hình bánh rán. Tokamak tốt hơn trong việc giữ cho plasma nóng và ổn định, và cho đến ngày nay, hầu hết các chương trình nghiên cứu nhiệt hạch đều dựa vào thiết kế tokamak. Ngày nay, Trung Quốc, Liên minh châu Âu, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga và Mỹ đã hợp tác xây dựng lò phản ứng tokamak lớn nhất thế giới, dự kiến ​​sẽ mở cửa vào năm 2025. Tuy nhiên, những năm gần đây cũng có một sự trỗi dậy nhiệt tình dành cho các nhà sản xuất điện tử, với sự kiện khai trương lớn nhất thế giới tại Đức vào năm 2015. Đầu tư vào cả hai phương pháp có thể mang lại cho chúng ta cơ hội thành công tốt nhất.

Plasma trong không gian gần Trái đất

Plasma cũng liên quan đến vật lý của không gian xung quanh Trái đất, nơi vật chất được vận chuyển bởi gió tạo ra trong bầu khí quyển trên của Mặt trời. Chúng ta may mắn là từ trường Trái đất bảo vệ chúng ta khỏi các hạt plasma tích điện và bức xạ hủy diệt của gió Mặt trời, nhưng tất cả các vệ tinh, tàu vũ trụ và phi hành gia của chúng ta đều bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng này. Khả năng tồn tại của chúng trong môi trường thù địch này phụ thuộc vào sự hiểu biết và thích nghi với sự thay đổi của huyết tương.

Trong một lĩnh vực mới được gọi là "thời tiết không gian", vật lý plasma đóng một vai trò tương tự như động lực học chất lỏng trong điều kiện khí quyển trên cạn. Có một thứ gọi là tái kết nối từ trường, trong đó các đường sức từ trong plasma có thể bị đứt và kết nối lại, dẫn đến giải phóng năng lượng nhanh chóng. Quá trình này được cho là cung cấp năng lượng cho các pháo sáng mặt trời, mặc dù vẫn còn khó hiểu một cách chi tiết. Nhưng trong tương lai, chúng ta sẽ có thể dự đoán các cơn bão mặt trời giống như cách chúng ta dự đoán thời tiết xấu trên Trái đất.

Huyết tương giúp gì cho chúng ta ngày nay

Có lẽ một ngày nào đó vật lý plasma sẽ cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về cách các ngôi sao, thiên hà và các cụm thiên hà hình thành lần đầu tiên. Theo mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn, plasma phổ biến trong vũ trụ sơ khai, sau đó mọi thứ bắt đầu nguội đi và các electron và proton tích điện liên kết với nhau để làm cho nguyên tử hydro trung hòa về điện. Trạng thái này tiếp tục cho đến khi các ngôi sao và lỗ đen đầu tiên được hình thành, chúng bắt đầu phát ra bức xạ, sau đó Vũ trụ "tái ion hóa" và trở lại trạng thái plasma.

Ngày nay, nhờ plasma, các nhà khoa học có thể tìm thấy lỗ đen. Chúng dày đặc đến mức thực tế không phản chiếu ánh sáng, do đó chúng thực tế không thể nhìn thấy được đối với sự quan sát trực tiếp. Tuy nhiên, các lỗ đen thường được bao quanh bởi một đĩa vật chất plasma quay, di chuyển trong lực hấp dẫn của lỗ đen và phát ra các photon năng lượng cao. Đó là chúng mà các nhà khoa học có thể quan sát trong quang phổ tia X.

Plasma vẫn có vẻ như là một trạng thái vật chất khá kỳ lạ đối với chúng ta, nhưng khi chúng ta học cách khai thác tiềm năng của nó và mở rộng tầm nhìn về vũ trụ, một ngày nào đó nó có thể trở nên phổ biến với chúng ta như băng và nước. Và nếu chúng ta đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát, thì nếu không có plasma, chúng ta sẽ không thể sống được nữa.

Huyết tương: các yếu tố cấu thành (chất, protein), chức năng trong cơ thể, công dụng

Huyết tương là thành phần đầu tiên (lỏng) của môi trường sinh học có giá trị nhất gọi là máu. Huyết tương chiếm tới 60% tổng lượng máu. Phần thứ hai (40 - 45%) chất lỏng lưu thông trong máu được tiếp nhận bởi các yếu tố hình thành: hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu.

Thành phần của huyết tương là duy nhất. Những gì không có ở đó? Nhiều loại protein, vitamin, hormone, enzym - nói chung là tất cả những thứ đảm bảo sự sống của cơ thể con người mỗi giây.

Thành phần của huyết tương

Một chất lỏng trong suốt màu vàng được giải phóng trong quá trình hình thành tích tụ trong ống nghiệm - nó có phải là huyết tương không? Không - cái này huyết thanh, trong đó không có protein đông tụ (yếu tố I), nó đã đi vào cục máu đông. Tuy nhiên, nếu bạn lấy máu vào một ống nghiệm có chất chống đông máu, thì nó sẽ không cho nó (máu) đông lại, và các phần tử có hình dạng nặng sẽ chìm xuống đáy sau một thời gian, đồng thời ở trên cũng có màu hơi vàng, nhưng hơi đục, không giống như huyết thanh, chất lỏng, nó ở đây và ăn huyết tương, độ đục được tạo ra bởi các protein chứa trong nó, đặc biệt là fibrinogen (FI).

Thành phần của huyết tương rất đa dạng. Trong đó, ngoài nước chiếm 90 - 93%, còn có các thành phần có bản chất đạm và phi đạm (chiếm tới 10%):

huyết tương trong máu

• , chiếm 7 - 8% tổng thể tích phần lỏng của máu (1 lít huyết tương chứa từ 65 đến 85 gam protein, chỉ tiêu tổng lượng protein trong máu trong phân tích sinh hóa: 65 - 85 g / l). Các protein huyết tương chính được nhận biết (lên đến 50% của tất cả các loại protein hoặc 40-50 g / l), (≈ 2,7%) và fibrinogen;
• Các chất khác có bản chất protein (thành phần bổ thể, phức hợp carbohydrate-protein, v.v.);
• Hoạt chất sinh học (enzym, yếu tố tạo máu - hemocytokine, hormone, vitamin);
• Peptide trọng lượng phân tử thấp là các cytokine, về nguyên tắc, là protein, nhưng với trọng lượng phân tử thấp, chúng được sản xuất chủ yếu bởi các tế bào lympho, mặc dù các tế bào máu khác cũng tham gia vào quá trình này. Mặc dù "tăng trưởng nhỏ" của chúng, các cytokine được ưu đãi với các chức năng quan trọng nhất, chúng thực hiện sự tương tác của hệ thống miễn dịch với các hệ thống khác khi kích hoạt phản ứng miễn dịch;
• Carbohydrate tham gia vào quá trình trao đổi chất diễn ra liên tục trong cơ thể sống;
• Các sản phẩm sinh ra từ các quá trình trao đổi chất này, sau đó sẽ được thận loại bỏ (, v.v.);
• Trong huyết tương, phần lớn các nguyên tố của bảng D. I. Mendeleev được thu thập. Đúng, một số đại diện của bản chất vô cơ (kali, iốt, canxi, lưu huỳnh, v.v.) ở dạng cation và anion tuần hoàn dễ đếm, những đại diện khác (vanadi, coban, germani, titan, asen, v.v.) - do số tiền ít ỏi, được tính toán một cách khó khăn. Trong khi đó, tỷ lệ của tất cả các nguyên tố hóa học có trong huyết tương là từ 0,85 đến 0,9%.

Vì vậy, plasma là một hệ thống keo rất phức tạp, trong đó mọi thứ "trôi nổi" được chứa trong cơ thể người và động vật có vú và mọi thứ đang được chuẩn bị để loại bỏ khỏi nó.

Nước là nguồn cung cấp H 2 O cho tất cả các tế bào và mô, có mặt trong huyết tương với số lượng đáng kể, nó cung cấp mức bình thường (HA), duy trì lượng máu tuần hoàn (BCC) không đổi.

Khác biệt về dư lượng axit amin, đặc tính hóa lý và các đặc điểm khác, protein tạo thành nền tảng của cơ thể, cung cấp cho cơ thể sự sống. Bằng cách phân chia protein huyết tương thành các phần nhỏ, người ta có thể tìm ra hàm lượng của các protein riêng lẻ, đặc biệt là albumin và globulin, trong huyết tương. Điều này được thực hiện cho mục đích chẩn đoán trong các phòng thí nghiệm, điều này được thực hiện trên quy mô công nghiệp để thu được các loại thuốc điều trị rất có giá trị.

Trong số các hợp chất khoáng, phần lớn nhất trong thành phần của huyết tương thuộc về natri và clo (Na và Cl). Hai nguyên tố này chiếm ≈ 0,3% thành phần khoáng chất của huyết tương, tức là, chúng là nguyên tố chính, thường được sử dụng để bổ sung khối lượng máu tuần hoàn (BCC) trong trường hợp mất máu. Trong những trường hợp như vậy, một loại thuốc giá cả phải chăng và rẻ tiền được điều chế và truyền - dung dịch natri clorid đẳng trương. Đồng thời, dung dịch NaCl 0,9% được gọi là dung dịch sinh lý, điều này không hoàn toàn đúng: dung dịch sinh lý ngoài natri và clo còn chứa các nguyên tố đa lượng và vi lượng khác (tương ứng với thành phần khoáng chất của huyết tương).

Video: huyết tương là gì

Các chức năng của huyết tương được cung cấp bởi protein

Các chức năng của huyết tương được quyết định bởi thành phần của nó, chủ yếu là protein. Vấn đề này sẽ được xem xét chi tiết hơn trong các phần dưới đây, dành cho các protein huyết tương chính, tuy nhiên, sẽ không có hại gì khi lưu ý ngắn gọn về các nhiệm vụ quan trọng nhất mà vật liệu sinh học này giải quyết. Vì vậy, các chức năng chính của huyết tương:

1. Vận chuyển (albumin, globulin);
2. Giải độc (albumin);
3. Bảo vệ (globulin - globulin miễn dịch);
4. Đông máu (fibrinogen, các globulin: alpha-1-globulin - prothrombin);
5. Điều hòa và phối hợp (albumin, globulin);

Đây là một cách ngắn gọn về mục đích chức năng của chất lỏng, là một phần của máu, liên tục di chuyển qua các mạch máu, đảm bảo hoạt động bình thường của cơ thể. Tuy nhiên, một số thành phần của nó lẽ ra phải được chú ý nhiều hơn, chẳng hạn, người đọc đã tìm hiểu gì về protein huyết tương, khi nhận được quá ít thông tin? Nhưng về cơ bản, chính họ mới là người giải quyết các nhiệm vụ được liệt kê (chức năng của huyết tương).

protein huyết tương

Tất nhiên, để cung cấp lượng thông tin đầy đủ nhất, ảnh hưởng đến tất cả các tính năng của protein có trong huyết tương, trong một bài báo nhỏ dành cho phần lỏng của máu, có lẽ là điều khó thực hiện. Trong khi đó, người đọc hoàn toàn có thể làm quen với các đặc điểm của các protein chính (albumin, globulin, fibrinogen - chúng được coi là protein huyết tương chính) và đề cập đến đặc tính của một số chất khác có bản chất protein. Đặc biệt là vì (như đã đề cập ở trên) chúng đảm bảo chất lượng cao thực hiện các nhiệm vụ chức năng của chúng với chất lỏng quý giá này.

Các protein huyết tương chính sẽ được thảo luận phần nào dưới đây, tuy nhiên, tôi muốn trình bày với người đọc một bảng cho thấy những protein nào đại diện cho các protein chính trong máu, cũng như mục đích chính của chúng.

Bảng 1. Các protein huyết tương chính

Protein huyết tương chính	Hàm lượng trong huyết tương (định mức), g / l	Các đại diện chính và mục đích chức năng của chúng
Albumin	35 - 55	"Vật liệu xây dựng", một chất xúc tác cho các phản ứng miễn dịch, chức năng: vận chuyển, trung hòa, điều hòa, bảo vệ.
Alpha Globulin α-1	1,4 – 3,0	α1-antitrypsin, protein α-acid, prothrombin, transcortin vận chuyển cortisol, protein liên kết thyroxin, α1-lipoprotein, vận chuyển chất béo đến các cơ quan.
Alpha Globulin α-2	5,6 – 9,1	α-2-macroglobulin (protein chính trong nhóm) là thành phần tham gia phản ứng miễn dịch, haptoglobin tạo thành phức hợp với hemoglobin tự do, ceruloplasmin mang đồng, apolipoprotein B vận chuyển lipoprotein tỷ trọng thấp (cholesterol "xấu").
Beta Globulin: β1 + β2	5,4 – 9,1	Hemopexin (liên kết hemoglobin heme, ngăn cản sự loại bỏ sắt khỏi cơ thể), β-transferrin (chuyển Fe), thành phần bổ thể (tham gia vào các quá trình miễn dịch), β-lipoprotein - một “phương tiện” cho cholesterol và phospholipid.
Gamma globulin γ	8,1 – 17,0	Các kháng thể tự nhiên và thu được (các globulin miễn dịch gồm 5 lớp - IgG, IgA, IgM, IgE, IgD), chủ yếu thực hiện bảo vệ miễn dịch ở mức độ miễn dịch dịch thể và tạo ra dị ứng của cơ thể.
fibrinogen	2,0 – 4,0	Yếu tố đầu tiên của hệ thống đông máu là FI.

Albumin

Albumin là những protein đơn giản, so với các protein khác:

cấu trúc albumin

• Chúng cho thấy độ ổn định cao nhất trong các dung dịch, nhưng đồng thời chúng hòa tan tốt trong nước;
• Chúng chịu đựng tốt nhiệt độ dưới 0, không bị hư hỏng đặc biệt khi đóng băng lại;
• Không bị xẹp khi khô;
• Giữ nguyên trong 10 giờ ở nhiệt độ khá cao đối với các protein khác (60ᵒС), chúng không bị mất đi đặc tính.

Khả năng của các protein quan trọng này là do sự hiện diện trong phân tử albumin của một số lượng rất lớn các chuỗi bên phân hủy cực, điều này quyết định các chức năng chính của protein - tham gia vào quá trình trao đổi chất và thực hiện tác dụng chống độc. Các chức năng của albumin trong huyết tương có thể được biểu diễn như sau:

1. Tham gia vào quá trình chuyển hóa nước (do các albumin, thể tích chất lỏng cần thiết được duy trì, vì chúng cung cấp tới 80% tổng huyết áp thẩm thấu keo);
2. Tham gia vào quá trình vận chuyển các sản phẩm khác nhau, và đặc biệt là những sản phẩm khó hòa tan trong nước, ví dụ như chất béo và sắc tố mật - bilirubin (bilirubin, khi tiếp xúc với các phân tử albumin, trở nên vô hại đối với cơ thể và ở trạng thái này được chuyển đến gan );
3. Tương tác với các nguyên tố vĩ mô và vi lượng đi vào huyết tương (canxi, magiê, kẽm, v.v.), cũng như với nhiều loại thuốc;
4. Liên kết các sản phẩm độc hại trong các mô nơi các protein này tự do xâm nhập;
5. Carbohydrate chuyển giao;
6. Liên kết và chuyển các axit béo tự do - axit béo (lên đến 80%), được gửi đến gan và các cơ quan khác từ kho chất béo và ngược lại, các axit béo không thể hiện sự hung hăng chống lại các tế bào hồng cầu (hồng cầu) và không xảy ra quá trình tán huyết;
7. Bảo vệ chống lại sự nhiễm mỡ của các tế bào nhu mô gan và sự thoái hóa (mỡ) của các cơ quan nhu mô khác, và ngoài ra, là một trở ngại cho sự hình thành các mảng xơ vữa động mạch;
8. Quy định "hành vi" của một số chất trong cơ thể con người (kể từ khi hoạt động của các enzym, hormone, thuốc kháng khuẩn ở dạng liên kết giảm xuống, các protein này giúp hướng hành động của chúng theo đúng hướng);
9. Đảm bảo mức độ tối ưu của các cation và anion trong huyết tương, bảo vệ khỏi tác động tiêu cực của muối kim loại nặng vô tình xâm nhập vào cơ thể (chúng được tạo phức với chúng bằng cách sử dụng các nhóm thiol), trung hòa các chất có hại;
10. Xúc tác các phản ứng miễn dịch (kháng nguyên → kháng thể);
11. Duy trì pH máu không đổi (thành phần thứ tư của hệ đệm là các protein huyết tương);
12. Hỗ trợ "xây dựng" các protein mô (albumin, cùng với các protein khác, tạo thành một nguồn dự trữ "vật liệu xây dựng" cho một vấn đề quan trọng như vậy).

Albumin được tổng hợp ở gan. Thời gian bán hủy trung bình của loại protein này là 2 - 2,5 tuần, mặc dù một số "sống" được một tuần, trong khi những loại khác "hoạt động" lên đến 3 - 3,5 tuần. Bằng cách phân đoạn protein từ huyết tương của người hiến tặng, thu được một loại thuốc điều trị có giá trị (dung dịch 5%, 10% và 20%), có tên tương tự. Albumin là phần cuối cùng trong quá trình này, do đó, việc sản xuất nó đòi hỏi chi phí lao động và vật liệu đáng kể, do đó chi phí của chất điều trị.

Các chỉ định sử dụng albumin của người hiến tặng có nhiều tình trạng khác nhau (trong hầu hết các trường hợp là khá nặng): mất máu nhiều đe dọa tính mạng, giảm nồng độ albumin và giảm áp suất thẩm thấu keo do các bệnh khác nhau.

Globulin

Những protein này chiếm một tỷ lệ nhỏ hơn so với albumin, nhưng khá hữu hình trong số các protein khác. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, các globulin được chia thành năm phần: α-1, α-2, β-1, β-2 và γ-globulin. Trong điều kiện sản xuất, để thu được các chế phẩm từ phân đoạn II + III, gamma globulin được phân lập, sau đó sẽ được sử dụng để điều trị các bệnh khác nhau kèm theo vi phạm trong hệ thống miễn dịch.

sự đa dạng của các dạng protein huyết tương

Không giống như albumin, nước không thích hợp để hòa tan các globulin, vì chúng không hòa tan trong đó, nhưng các muối trung tính và bazơ yếu khá thích hợp để chuẩn bị dung dịch protein này.

Globulin là protein huyết tương rất quan trọng, trong hầu hết các trường hợp, chúng là protein giai đoạn cấp tính. Mặc dù thực tế là hàm lượng của chúng nằm trong 3% của tất cả các protein huyết tương, chúng giải quyết các nhiệm vụ quan trọng nhất đối với cơ thể con người:

• Globulin alpha có liên quan đến tất cả các phản ứng viêm (sự gia tăng phần α được ghi nhận trong xét nghiệm máu sinh hóa);
• Globulin alpha và beta, là một phần của lipoprotein, thực hiện chức năng vận chuyển (chất béo ở trạng thái tự do trong huyết tương rất hiếm khi xuất hiện, ngoại trừ sau một bữa ăn béo không lành mạnh và ở điều kiện bình thường, cholesterol và các chất béo khác liên kết với globulin và tạo thành nước - dạng hòa tan, dễ vận chuyển từ cơ quan này sang cơ quan khác);
• α- và β-globulin tham gia vào quá trình chuyển hóa cholesterol (xem ở trên), xác định vai trò của chúng trong sự phát triển của xơ vữa động mạch, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi trong các bệnh lý xảy ra với sự tích tụ lipid, giá trị của phần beta thay đổi trở lên. ;
• Globulin (phần alpha-1) mang vitamin B12 và một số hormone nhất định;
• Alpha-2-globulin là một phần của haptoglobin, tham gia rất tích cực vào quá trình oxy hóa khử - protein giai đoạn cấp tính này liên kết với hemoglobin tự do và do đó ngăn cản việc loại bỏ sắt khỏi cơ thể;
• Một phần của beta-globulin, cùng với gamma-globulin, giải quyết các vấn đề của cơ chế bảo vệ miễn dịch của cơ thể, đó là, chúng là các globulin miễn dịch;
• Các đại diện của phân đoạn alpha, beta-1 và beta-2 dung nạp các hormone steroid, vitamin A (caroten), sắt (transferrin), đồng (ceruloplasmin).

Rõ ràng, trong nhóm của chúng, các globulin hơi khác nhau (chủ yếu về mục đích chức năng của chúng).

Cần lưu ý rằng theo tuổi tác hoặc mắc một số bệnh nhất định, gan có thể bắt đầu sản xuất các globulin alpha và beta không hoàn toàn bình thường, trong khi cấu trúc không gian bị thay đổi của đại phân tử protein sẽ không có ảnh hưởng tốt nhất đến khả năng chức năng của globulin.

Gamma globulin

Gamma globulin là các protein huyết tương có tính di động điện di thấp nhất; các protein này tạo nên phần lớn các kháng thể tự nhiên và có được (miễn dịch) (AT). Gamma globulin hình thành trong cơ thể sau khi gặp kháng nguyên lạ được gọi là globulin miễn dịch (Ig). Hiện nay, với sự ra đời của các phương pháp hóa tế bào trong phòng thí nghiệm, người ta đã có thể nghiên cứu huyết thanh để xác định các protein miễn dịch và nồng độ của chúng trong đó. Không phải tất cả các globulin miễn dịch, và có 5 loại trong số chúng, đều có ý nghĩa lâm sàng như nhau, ngoài ra, hàm lượng huyết tương của chúng phụ thuộc vào độ tuổi và sự thay đổi trong các tình huống khác nhau (bệnh viêm, phản ứng dị ứng).

Bảng 2. Các loại globulin miễn dịch và đặc điểm của chúng

Lớp immunoglobulin (Ig)	Hàm lượng huyết tương (huyết thanh),%	Mục đích chức năng chính
G	ĐƯỢC RỒI. 75	Kháng độc tố, kháng thể chống lại virus và vi khuẩn gram dương;
Một	ĐƯỢC RỒI. 13	Kháng thể chống thể bào trong bệnh đái tháo đường, kháng thể chống lại vi sinh vật dạng mũ;
M	ĐƯỢC RỒI. 12	Hướng - vi rút, vi khuẩn gram âm, kháng thể Forsman và Wasserman.
E	0,0…	Phản ứng, kháng thể đặc hiệu chống lại các chất gây dị ứng (nhất định) khác nhau.
D	Trong phôi thai, ở trẻ em và người lớn, có thể phát hiện dấu vết	Chúng không được tính đến vì chúng không có ý nghĩa lâm sàng.

Nồng độ của các globulin miễn dịch của các nhóm khác nhau có sự dao động đáng chú ý ở trẻ em ở độ tuổi trung niên và trẻ hơn (chủ yếu là do các globulin miễn dịch loại G, ở đó tỷ lệ khá cao được ghi nhận - lên đến 16 g / l). Tuy nhiên, sau khoảng 10 tuổi, khi tiêm chủng và chuyển các bệnh nhiễm trùng chính ở trẻ nhỏ, hàm lượng Ig (bao gồm cả IgG) giảm và được đặt ở mức của người lớn:

IgM - 0,55 - 3,5 g / l;

IgA - 0,7 - 3,15 g / l;

IgG - 0,7 - 3,5 g / l;

fibrinogen

Yếu tố đông máu đầu tiên (FI - fibrinogen), trong quá trình hình thành cục máu đông, đi vào fibrin, tạo thành một chập (sự hiện diện của fibrinogen trong huyết tương phân biệt nó với huyết thanh), trên thực tế, đề cập đến các globulin.

Fibrinogen dễ dàng kết tủa với etanol 5%, được sử dụng trong quá trình phân đoạn protein, cũng như dung dịch natri clorua bão hòa nửa bão hòa, xử lý huyết tương bằng ete và làm đông lạnh. Fibrinogen có tính bền nhiệt và hoàn toàn gấp lại ở nhiệt độ 56 độ.

Nếu không có fibrinogen, fibrin không được hình thành, và chảy máu không ngừng nếu không có nó. Quá trình chuyển protein này và tạo thành fibrin được thực hiện với sự tham gia của thrombin (fibrinogen → sản phẩm trung gian - fibrinogen B → kết tập tiểu cầu → fibrin). Các giai đoạn ban đầu của quá trình trùng hợp yếu tố đông máu có thể được đảo ngược, tuy nhiên, dưới ảnh hưởng của enzym ổn định fibrin (fibrinase), sự ổn định xảy ra và quá trình phản ứng ngược bị loại trừ.

Tham gia vào phản ứng đông máu là mục đích chức năng chính của fibrinogen, ngoài ra nó còn có các đặc tính hữu ích khác, ví dụ như trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, nó làm bền thành mạch, tạo một “sửa chữa” nhỏ, dính vào nội mạc. và từ đó đóng lại những khiếm khuyết nhỏ, mà sau đó mọi thứ nảy sinh trong quá trình cuộc sống của một người.

Protein huyết tương làm thông số phòng thí nghiệm

Trong điều kiện phòng thí nghiệm, để xác định nồng độ của protein huyết tương, bạn có thể làm việc với huyết tương (máu được lấy vào ống nghiệm có chất chống đông máu) hoặc tiến hành nghiên cứu huyết thanh lấy vào đĩa khô. Protein huyết thanh không khác gì protein huyết tương, ngoại trừ fibrinogen, như bạn đã biết, không có trong huyết thanh và không có chất chống đông máu sẽ hình thành cục máu đông. Các protein cơ bản thay đổi các giá trị kỹ thuật số của chúng trong máu trong các quá trình bệnh lý khác nhau.

Sự gia tăng nồng độ albumin trong huyết thanh (huyết tương) là hiện tượng hiếm nhất xảy ra khi mất nước hoặc khi hấp thụ quá nhiều (tiêm tĩnh mạch) albumin có nồng độ cao. Nồng độ albumin giảm có thể cho thấy sự suy giảm chức năng gan, các vấn đề về thận hoặc rối loạn ở đường tiêu hóa.

Sự gia tăng hoặc giảm các phân đoạn protein là đặc trưng của một số quá trình bệnh lý, ví dụ, các protein pha cấp tính alpha-1- và alpha-2-globulin, khi tăng giá trị của chúng, có thể chỉ ra một quá trình viêm cấp tính khu trú ở cơ quan hô hấp (phế quản, phổi), ảnh hưởng đến hệ bài tiết (thận) hoặc cơ tim. (nhồi máu cơ tim).

Một vị trí đặc biệt trong chẩn đoán các tình trạng khác nhau được trao cho một phần của gamma globulin (globulin miễn dịch). Việc xác định kháng thể không chỉ giúp nhận biết bệnh truyền nhiễm mà còn giúp phân biệt giai đoạn của bệnh. Thông tin chi tiết hơn về sự thay đổi giá trị của các protein khác nhau (proteinogram), người đọc có thể tìm thấy trong một tài liệu riêng biệt.

Sự sai lệch so với tiêu chuẩn của fibrinogen tự biểu hiện như sự rối loạn trong hệ thống đông máu, do đó protein này là chỉ số phòng thí nghiệm quan trọng nhất về khả năng đông máu (đông máu, cầm máu).

Đối với các protein khác quan trọng đối với cơ thể con người, khi kiểm tra huyết thanh, sử dụng các kỹ thuật nhất định, bạn có thể tìm thấy hầu hết các protein quan tâm để chẩn đoán bệnh. Ví dụ, bằng cách tính toán nồng độ (beta-globulin, protein giai đoạn cấp tính) trong mẫu và coi nó không chỉ như một “phương tiện” (mặc dù điều này có thể là ở vị trí đầu tiên), bác sĩ sẽ biết mức độ liên kết protein của Sắt do các tế bào hồng cầu tiết ra, vì Fe 3+, như bạn đã biết, hiện diện ở trạng thái tự do trong cơ thể, gây ra tác dụng độc hại rõ rệt.

Việc nghiên cứu huyết thanh để xác định hàm lượng (protein giai đoạn cấp tính, glycoprotein kim loại, chất mang đồng) giúp chẩn đoán một bệnh lý nặng như bệnh Konovalov-Wilson (thoái hóa đốt sống gan).

Do đó, bằng cách kiểm tra huyết tương (huyết thanh), có thể xác định trong đó hàm lượng của cả những protein quan trọng và những protein xuất hiện trong xét nghiệm máu như một chỉ số của một quá trình bệnh lý (ví dụ,).

Huyết tương là một phương thuốc

Việc điều chế huyết tương như một tác nhân điều trị bắt đầu vào những năm 30 của thế kỷ trước. Hiện nay huyết tương tự nhiên, thu được bằng cách lắng cặn tự phát của các nguyên tố hình thành trong vòng 2 ngày, đã không được sử dụng trong một thời gian dài. Những phương pháp lỗi thời đã được thay thế bằng các phương pháp tách máu mới (ly tâm, plasmapheresis). Máu sau khi chuẩn bị được đem đi quay ly tâm và được chia thành các thành phần (huyết tương + các phần tử định hình). Phần lỏng của máu thu được theo cách này thường được đông lạnh (huyết tương tươi đông lạnh) và để tránh lây nhiễm bệnh viêm gan, đặc biệt là bệnh viêm gan C, có thời gian ủ bệnh khá lâu, được gửi đi để bảo quản cách ly. Làm đông lạnh môi trường sinh học này ở nhiệt độ cực thấp có thể bảo quản được từ một năm trở lên, để sau này có thể sử dụng cho việc điều chế các chế phẩm (kết tủa lạnh, albumin, gamma globulin, fibrinogen, thrombin, v.v.).

Hiện nay, phần chất lỏng của máu để truyền ngày càng được điều chế bằng phương pháp plasmapheresis, an toàn nhất cho sức khỏe của người cho. Các nguyên tố hình thành sau khi ly tâm được quay trở lại bằng cách tiêm vào tĩnh mạch, và các protein bị mất trong huyết tương trong cơ thể của người hiến máu sẽ nhanh chóng được tái tạo, trở lại mức sinh lý, đồng thời không vi phạm các chức năng của chính cơ thể.

Ngoài huyết tương tươi đông lạnh được truyền trong nhiều tình trạng bệnh lý, huyết tương miễn dịch thu được sau khi người hiến tặng được chủng ngừa bằng một loại vắc xin cụ thể, ví dụ, độc tố tụ cầu, được sử dụng như một tác nhân điều trị. Huyết tương như vậy, có nồng độ kháng thể chống tụ cầu cao, cũng được sử dụng để điều chế gamma globulin chống tụ cầu (globulin miễn dịch chống tụ cầu ở người) - thuốc khá đắt, vì việc sản xuất nó (phân đoạn protein) đòi hỏi lao động và vật liệu đáng kể. chi phí. Và nguyên liệu thô cho nó là huyết tương được chủng ngừa nhà tài trợ.

Huyết tương chống bỏng cũng là một loại môi trường miễn dịch. Từ lâu, người ta đã lưu ý rằng máu của những người đã trải qua sự kinh hoàng như vậy ban đầu mang đặc tính độc hại, nhưng sau một tháng, các chất chống độc gây bỏng (beta và gamma globulin) bắt đầu được phát hiện trong đó, có thể giúp "những người bạn gặp bất hạnh" trong thời kỳ cấp tính của bệnh bỏng.

Tất nhiên, việc có được một chất điều trị như vậy đi kèm với những khó khăn nhất định, mặc dù thực tế là trong thời gian phục hồi, phần chất lỏng bị mất của máu được bổ sung bằng huyết tương của người hiến tặng, vì cơ thể của những người bị bỏng bị cạn kiệt protein. Tuy nhiên nhà tài trợ phải là một người trưởng thành và khỏe mạnh, và huyết tương của anh ta phải có một hiệu giá kháng thể nhất định (ít nhất là 1:16). Hoạt động miễn dịch của huyết tương dưỡng bệnh vẫn tồn tại trong khoảng hai năm, và một tháng sau khi hồi phục, nó có thể được lấy từ những người hiến tặng đang dưỡng bệnh mà không cần bồi thường.

Từ huyết tương của máu người hiến tặng cho những người bị bệnh ưa chảy máu hoặc bệnh lý đông máu khác, có kèm theo giảm yếu tố chống ưa khô (FVIII), yếu tố von Willebrand (VWF) và fibrinase (yếu tố XIII, FXIII), một chất cầm máu được gọi là kết tủa lạnh chuẩn bị. Thành phần hoạt tính của nó là yếu tố đông máu VIII.

Video: về việc thu thập và sử dụng huyết tương

Phân đoạn protein huyết tương ở quy mô công nghiệp

Trong khi đó, việc sử dụng toàn bộ huyết tương trong điều kiện hiện đại không phải lúc nào cũng hợp lý. Hơn nữa, cả trên quan điểm trị liệu và kinh tế. Mỗi loại protein huyết tương có các đặc tính lý hóa và sinh học riêng biệt. Và việc truyền một cách thiếu suy nghĩ một sản phẩm có giá trị như vậy cho một người cần một loại protein huyết tương cụ thể, chứ không phải tất cả huyết tương, không có ý nghĩa gì, ngoài ra, nó còn tốn kém về mặt vật chất. Tức là, cùng một liều lượng chất lỏng của máu, được chia thành các thành phần, có thể có lợi cho nhiều bệnh nhân, chứ không phải một bệnh nhân cần một loại thuốc riêng biệt.

Công nghiệp sản xuất thuốc đã được thế giới công nhận sau những phát triển theo hướng này của các nhà khoa học tại Đại học Harvard (1943). Phân đoạn protein huyết tương dựa trên phương pháp Kohn, bản chất của phương pháp này là sự kết tủa các phân đoạn protein bằng cách thêm dần rượu etylic (nồng độ ở giai đoạn đầu - 8%, ở giai đoạn cuối - 40%) ở nhiệt độ thấp (- 3ºС - giai đoạn I, -5ºС - cuối cùng). Tất nhiên, phương pháp này đã được sửa đổi nhiều lần, nhưng hiện nay (với nhiều sửa đổi khác nhau), nó được sử dụng để thu được các sản phẩm máu trên khắp hành tinh. Đây là bản phác thảo ngắn của anh ấy:

• Protein được kết tủa ở bước đầu tiên fibrinogen(kết tủa I) - sản phẩm này, sau quá trình xử lý đặc biệt, sẽ đi đến mạng lưới y tế dưới tên riêng của nó hoặc sẽ được bao gồm trong một bộ để cầm máu, được gọi là "Fibrinostat");
• Giai đoạn thứ hai của quá trình là phần nổi II + III ( prothrombin, beta và gamma globulin) - phần này sẽ dùng để sản xuất một loại thuốc được gọi là gamma globulin của người bình thường hoặc sẽ được phát hành dưới dạng một biện pháp khắc phục được gọi là gamma globulin chống tụ cầu. Trong mọi trường hợp, từ phần nổi phía trên thu được ở giai đoạn thứ hai, có thể điều chế chế phẩm chứa một lượng lớn kháng thể kháng vi khuẩn và kháng vi rút;
• Giai đoạn thứ ba, thứ tư của quá trình là cần thiết để đi đến trầm tích V ( albumen+ phụ gia của các globulin);
• 97 – 100% albumen nó chỉ xuất hiện ở giai đoạn cuối, sau đó sẽ mất một thời gian dài để tác dụng với albumin cho đến khi nó đi vào các cơ sở y tế (5, 10, 20% albumin).

Nhưng đây chỉ là một sơ lược, việc sản xuất như vậy thực sự mất rất nhiều thời gian và đòi hỏi sự tham gia của rất nhiều nhân viên có trình độ chuyên môn khác nhau. Ở tất cả các giai đoạn của quy trình, loại thuốc có giá trị nhất trong tương lai nằm dưới sự kiểm soát liên tục của các phòng thí nghiệm khác nhau (lâm sàng, vi khuẩn học, phân tích), bởi vì tất cả các thông số của sản phẩm máu tại đầu ra phải tuân thủ nghiêm ngặt tất cả các đặc tính của môi trường truyền máu.

Do đó, huyết tương, ngoài chức năng đảm bảo hoạt động bình thường của cơ thể trong máu, còn có thể là một tiêu chuẩn chẩn đoán quan trọng cho thấy tình trạng sức khỏe, hoặc nó có thể cứu sống người khác bằng cách sử dụng các đặc tính độc đáo của nó. Và nó không phải là tất cả về huyết tương. Chúng tôi đã không bắt đầu mô tả đầy đủ về tất cả các protein, nguyên tố vĩ mô và vi lượng của nó, để mô tả kỹ lưỡng chức năng của nó, bởi vì tất cả các câu trả lời cho các câu hỏi còn lại có thể được tìm thấy trên các trang của VesselInfo.

Máu người được thể hiện bởi 2 thành phần: cơ sở lỏng hoặc huyết tương và các yếu tố tế bào. Huyết tương là gì và thành phần của nó là gì? Chức năng của huyết tương là gì? Hãy sắp xếp mọi thứ theo thứ tự.

Tất cả về huyết tương

Plasma là một chất lỏng được hình thành bởi nước và chất rắn. Nó chiếm phần lớn trong máu - khoảng 60%. Nhờ huyết tương, máu có trạng thái lỏng. Mặc dù xét về các chỉ tiêu vật lý (về tỷ trọng), huyết tương nặng hơn nước.

Xét về mặt vĩ mô, plasma là một chất lỏng đồng nhất trong suốt (đôi khi đục) có màu vàng nhạt. Nó tích tụ ở phần trên của các mạch khi các phần tử hình thành lắng xuống. Phân tích mô học cho thấy huyết tương là chất gian bào của phần lỏng của máu.

Huyết tương đục sau khi một người tiêu thụ thức ăn béo.

Plasma được làm bằng gì?

Thành phần của huyết tương được trình bày:

• nước;
• Muối và chất hữu cơ.

• Protein;
• Axit amin;
• đường glucoza;
• Nội tiết tố;
• chất enzyme;
• Chất khoáng (ion Na, Cl).

Phần trăm thể tích huyết tương là protein?

Đây là thành phần huyết tương nhiều nhất, nó chiếm 8% tổng lượng huyết tương. Huyết tương chứa nhiều protein khác nhau.

Những điều chính là:

• Albumin (5%);
• Globulin (3%);
• Fibrinogen (thuộc nhóm globulin, 0,4%).

Thành phần và nhiệm vụ của các hợp chất phi protein trong huyết tương

Huyết tương chứa:

• Các hợp chất hữu cơ trên cơ sở nitơ. Đại diện: axit uric, bilirubin, creatine. Sự gia tăng lượng nitơ báo hiệu sự phát triển của azotomy. Tình trạng này xảy ra do trục trặc trong quá trình bài tiết các sản phẩm chuyển hóa qua nước tiểu hoặc do quá trình phá hủy hoạt động của protein và thu nạp một lượng lớn các chất có chứa nitơ vào cơ thể. Trường hợp sau là điển hình cho bệnh tiểu đường, chết đói, bỏng.
• Các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ. Điều này bao gồm cholesterol, glucose, axit lactic. Chúng cũng đi kèm với lipid. Tất cả các thành phần này phải được giám sát, vì chúng cần thiết để duy trì tuổi thọ đầy đủ.
• Chất vô cơ (Ca, Mg). Các ion Na và Cl có nhiệm vụ duy trì độ pH ổn định trong máu. Chúng cũng theo dõi áp suất thẩm thấu. Các ion Ca tham gia vào quá trình co cơ và kích thích sự nhạy cảm của các tế bào thần kinh.

Thành phần của huyết tương

Albumen

Albumin trong huyết tương là thành phần chính (hơn 50%). Nó có trọng lượng phân tử thấp. Nơi hình thành loại protein này là gan.

Mục đích của albumin:

• Mang axit béo, bilirubin, thuốc, nội tiết tố.
• Tham gia vào quá trình trao đổi chất và hình thành protein.
• Dự trữ axit amin.
• Hình thành áp suất oncotic.

Bằng lượng albumin, các bác sĩ sẽ đánh giá tình trạng của gan. Nếu hàm lượng albumin trong huyết tương bị giảm, thì điều này cho thấy sự phát triển của bệnh lý. Mức độ thấp của protein huyết tương này ở trẻ em sẽ làm tăng nguy cơ mắc bệnh vàng da.

Globulin

Globulin được đại diện bởi các hợp chất phân tử lớn. Chúng được sản xuất bởi gan, lá lách, tuyến ức.

Có một số loại globulin:

• α - các globulin. Chúng tương tác với thyroxine và bilirubin, liên kết chúng. Xúc tác sự hình thành các protein. Chịu trách nhiệm vận chuyển các hormone, vitamin, lipid.
• β - các globulin. Các protein này liên kết vitamin, Fe, cholesterol. Mang cation Fe, Zn, hoocmôn steroid, sterol, photpholipit.
• γ - globulin. Các kháng thể hoặc các globulin miễn dịch liên kết với histamine và tham gia vào các phản ứng miễn dịch bảo vệ. Chúng được sản xuất bởi gan, mô bạch huyết, tủy xương và lá lách.

Có 5 lớp γ - globulin:

• IgG(khoảng 80% tất cả các kháng thể). Nó được đặc trưng bởi ái lực cao (tỷ lệ kháng thể với kháng nguyên). Có thể vượt qua hàng rào nhau thai.
• IgM- globulin miễn dịch đầu tiên được hình thành trong thai nhi. Protein rất háo hức. Nó là chất đầu tiên được tìm thấy trong máu sau khi tiêm chủng.
• IgA.
• IgD.
• IgE.

Fibrinogen là một protein huyết tương hòa tan. Nó được tổng hợp bởi gan. Dưới tác động của thrombin, protein được chuyển thành fibrin, một dạng fibrinogen không hòa tan. Nhờ có fibrin, ở những nơi mà tính toàn vẹn của mạch đã bị phá vỡ, cục máu đông được hình thành.

Các protein và chức năng khác

Các phần nhỏ của protein huyết tương sau globulin và albumin:

• Prothrombin;
• Transferrin;
• protein miễn dịch;
• Protein phản ứng C;
• globulin gắn thyroxine;
• Haptoglobin.

Nhiệm vụ của những protein này và các protein huyết tương khác được giảm xuống:

• Duy trì cân bằng nội môi và trạng thái tổng hợp của máu;
• kiểm soát các phản ứng miễn dịch;
• vận chuyển các chất dinh dưỡng;
• Kích hoạt quá trình đông máu.

Chức năng và nhiệm vụ của plasma

Tại sao cơ thể con người cần huyết tương?

Các chức năng của nó rất đa dạng, nhưng về cơ bản chúng có 3 chức năng chính:

• Vận chuyển tế bào máu, chất dinh dưỡng.
• Thông tin liên lạc giữa tất cả các chất lỏng của cơ thể nằm bên ngoài hệ thống tuần hoàn. Chức năng này có thể thực hiện được do khả năng thâm nhập của huyết tương qua thành mạch.
• Đảm bảo quá trình cầm máu. Nó ngụ ý kiểm soát chất lỏng, ngăn chặn quá trình chảy máu và loại bỏ cục máu đông đã hình thành.

Sử dụng huyết tương để hiến tặng

Ngày nay, máu toàn phần không được truyền: vì mục đích điều trị, huyết tương và các thành phần định hình được phân lập riêng biệt. Trong các điểm hiến máu, máu thường được hiến để lấy huyết tương.

Hệ thống huyết tương

Làm thế nào để lấy huyết tương?

Huyết tương được lấy từ máu bằng cách ly tâm. Phương pháp này cho phép tách huyết tương khỏi các phần tử tế bào bằng cách sử dụng một thiết bị đặc biệt mà không làm hỏng chúng.. Các tế bào máu được trả lại cho người hiến tặng.

Hiến huyết tương có một số ưu điểm so với hiến máu đơn giản:

• Lượng máu mất đi ít hơn, đồng nghĩa với việc cũng ít gây hại cho sức khỏe hơn.
• Máu để lấy huyết tương có thể được hiến lại sau 2 tuần.

Có những hạn chế về việc hiến tặng huyết tương. Vì vậy, một người hiến có thể hiến huyết tương không quá 12 lần một năm.

Quá trình hiến tặng huyết tương diễn ra không quá 40 phút.

Huyết tương là nguồn cung cấp nguyên liệu quan trọng như huyết thanh. Huyết thanh là cùng một huyết tương, nhưng không có fibrinogen, nhưng có cùng một bộ kháng thể. Họ là những người chống lại các mầm bệnh của nhiều loại bệnh khác nhau. Các globulin miễn dịch góp phần vào sự phát triển nhanh chóng của miễn dịch thụ động.

Để lấy huyết thanh, máu vô trùng được cho vào máy điều nhiệt trong 1 giờ. Tiếp theo, cục máu đông thu được được bóc ra khỏi thành ống nghiệm và được xác định trong tủ lạnh trong 24 giờ. Chất lỏng thu được được thêm vào bình vô trùng bằng cách sử dụng pipet Pasteur.

Các bệnh lý về máu ảnh hưởng đến bản chất của huyết tương

Trong y học, có một số bệnh có thể ảnh hưởng đến thành phần của huyết tương. Tất cả đều đe dọa đến sức khỏe và tính mạng của con người.

Những điều chính là:

• Bệnh máu khó đông.Đây là một bệnh lý di truyền khi thiếu một loại protein làm nhiệm vụ đông máu.
• Nhiễm độc máu hoặc nhiễm trùng huyết. Là hiện tượng xảy ra do nhiễm trùng trực tiếp vào máu.
• Hội chứng DIC. Tình trạng bệnh lý do sốc, nhiễm trùng huyết, chấn thương nặng. Nó được đặc trưng bởi rối loạn đông máu, dẫn đến đồng thời chảy máu và hình thành các cục máu đông trong các mạch nhỏ.
• Xuất huyết tĩnh mạch sâu. Với bệnh, sự hình thành các cục máu đông trong các tĩnh mạch sâu (chủ yếu ở chi dưới) được quan sát thấy.
• Khả năng đông máu. Bệnh nhân được chẩn đoán là bị đông máu quá mức. Độ nhớt của chất sau tăng lên.

Xét nghiệm huyết tương hay phản ứng Wasserman là một nghiên cứu phát hiện sự hiện diện của các kháng thể trong huyết tương đối với bệnh treponema nhạt. Dựa trên phản ứng này, bệnh giang mai được tính toán, cũng như hiệu quả điều trị của nó.

Plasma là một chất lỏng có thành phần phức tạp, có vai trò quan trọng đối với sự sống của con người. Nó chịu trách nhiệm về khả năng miễn dịch, đông máu, cân bằng nội môi.

Video - Hướng dẫn sức khỏe (Huyết tương)

Trạng thái thứ tư của vật chất là gì, nó khác với ba trạng thái còn lại như thế nào và làm thế nào để khiến nó phục vụ con người.

Giả định về sự tồn tại của trạng thái vật chất đầu tiên vượt ra ngoài bộ ba cổ điển được đưa ra vào đầu thế kỷ 19, và vào những năm 1920, nó nhận được tên của nó - plasma

Cách đây một trăm năm mươi năm, hầu như tất cả các nhà hóa học và nhiều nhà vật lý học tin rằng vật chất chỉ bao gồm các nguyên tử và phân tử, được kết hợp thành những tổ hợp ít nhiều có trật tự hoặc hoàn toàn không có trật tự. Ít ai ngờ rằng tất cả hoặc hầu hết tất cả các chất đều có khả năng tồn tại ở ba pha khác nhau - rắn, lỏng và khí, chúng phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài. Nhưng các giả thuyết về khả năng tồn tại các trạng thái khác của vật chất đã được bày tỏ.

Mô hình phổ quát này đã được xác nhận bằng cả những quan sát khoa học và hàng thiên niên kỷ kinh nghiệm trong cuộc sống hàng ngày. Sau tất cả, mọi người đều biết rằng khi nước nguội đi, nó sẽ biến thành nước đá, và khi đun nóng, nó sẽ sôi và bốc hơi. Chì và sắt cũng có thể chuyển hóa thành chất lỏng hoặc chất khí, chúng chỉ cần được đốt nóng mạnh hơn. Kể từ cuối thế kỷ 18, các nhà nghiên cứu đã đóng băng các chất khí trong chất lỏng, và có vẻ khá hợp lý khi về nguyên tắc, bất kỳ khí hóa lỏng nào cũng có thể được tạo ra để đông đặc. Nhìn chung, một bức tranh đơn giản và dễ hiểu về ba trạng thái của vật chất dường như không cần chỉnh sửa hay bổ sung.

Cách Marseille 70 km, ở Saint-Paul-le-Durance, bên cạnh trung tâm nghiên cứu năng lượng nguyên tử của Pháp Cadarache, một lò phản ứng tổng hợp nghiên cứu ITER (từ tiếng Latinh - path) sẽ được xây dựng. Nhiệm vụ chính thức chính của lò phản ứng này là "chứng minh tính khả thi về mặt khoa học và công nghệ của việc thu được năng lượng nhiệt hạch cho các mục đích hòa bình." Trong dài hạn (30–35 năm), dựa trên dữ liệu thu được trong các thí nghiệm tại lò phản ứng ITER, có thể tạo ra các nguyên mẫu nhà máy điện an toàn, thân thiện với môi trường và có lợi nhuận kinh tế.

Các nhà khoa học thời đó sẽ khá ngạc nhiên khi biết rằng trạng thái rắn, lỏng và khí của một chất nguyên tử-phân tử chỉ được bảo quản ở nhiệt độ tương đối thấp, không quá 10.000 °, và ngay cả trong vùng này, chúng cũng không cạn kiệt. cấu trúc (một ví dụ là tinh thể lỏng). Sẽ không dễ dàng để tin rằng chúng chỉ chiếm không quá 0,01% tổng khối lượng của vũ trụ hiện tại. Bây giờ chúng ta biết rằng vật chất tự biểu hiện dưới nhiều hình thức kỳ lạ. Một số trong số chúng (ví dụ, khí điện tử thoái hóa và vật chất neutron) chỉ tồn tại bên trong các thiên thể vũ trụ siêu nặng (sao lùn trắng và sao neutron), và một số (chẳng hạn như chất lỏng quark-gluon) được sinh ra và biến mất trong một khoảnh khắc ngắn ngủi ngay sau Vụ nổ lớn Tiếng nổ. Tuy nhiên, điều thú vị là giả định về sự tồn tại của nhà nước đầu tiên vượt ra khỏi khuôn khổ của bộ ba cổ điển đã được đưa ra giống nhau vào thế kỷ 19, và ngay từ khi mới bắt đầu. Nó đã trở thành một chủ đề nghiên cứu khoa học sau đó rất nhiều, vào những năm 1920. Sau đó, nó có tên - plasma.

Từ Faraday đến Langmuir

Vào nửa sau của những năm 1970, William Crookes, thành viên của Hiệp hội Hoàng gia London, một nhà khí tượng học và hóa học rất thành công (ông đã phát hiện ra thallium và xác định cực kỳ chính xác trọng lượng nguyên tử của nó), bắt đầu quan tâm đến sự phóng khí trong ống chân không. Vào thời điểm đó, người ta biết rằng điện cực âm phát ra một bức xạ không rõ bản chất, mà nhà vật lý người Đức Eugen Goldstein vào năm 1876 gọi là tia âm cực. Sau nhiều thí nghiệm, Crookes quyết định rằng những tia này không là gì khác ngoài các hạt khí, sau khi va chạm với cực âm, chúng sẽ mang điện tích âm và bắt đầu chuyển động về phía cực dương. Ông gọi những hạt mang điện này là "vật chất bức xạ", tức vật chất bức xạ.

Tokamak là một thiết bị hình xuyến để giam giữ plasma bằng cách sử dụng từ trường. Plasma, được làm nóng đến nhiệt độ rất cao, không chạm vào các thành của buồng, mà được giữ bởi từ trường - hình xuyến, được tạo ra bởi các cuộn dây và poloidal, được hình thành khi dòng điện chạy trong plasma. Bản thân plasma đóng vai trò của cuộn dây thứ cấp của máy biến áp (cuộn sơ cấp để tạo ra trường hình xuyến), cung cấp quá trình làm nóng trước khi có dòng điện chạy qua.

Phải thừa nhận rằng Crookes không phải là nguyên bản trong cách giải thích này về bản chất của tia âm cực. Trở lại năm 1871, một giả thuyết tương tự đã được thể hiện bởi kỹ sư điện lỗi lạc người Anh Cromwell Fleetwood Varley, một trong những người đi đầu trong việc đặt cáp điện báo xuyên Đại Tây Dương đầu tiên. Tuy nhiên, kết quả thí nghiệm với tia âm cực đã khiến Crookes suy nghĩ rất sâu sắc: môi trường mà chúng truyền đi không còn là khí nữa mà là một thứ hoàn toàn khác. Vào ngày 22 tháng 8 năm 1879, tại một phiên họp của Hiệp hội Xúc tiến Khoa học Anh, Crookes tuyên bố rằng sự phóng điện trong khí hiếm "không giống bất cứ điều gì xảy ra trong không khí hoặc bất kỳ khí nào ở áp suất thông thường, mà trong trường hợp này chúng ta đang giải quyết một chất ở trạng thái thứ tư, có tính chất khác với chất khí thông thường ở mức độ giống như chất khí từ chất lỏng.

Người ta thường viết rằng chính Crookes là người đầu tiên nghĩ ra trạng thái thứ tư của vật chất. Trên thực tế, ý nghĩ này đã xuất hiện trong Michael Faraday sớm hơn nhiều. Năm 1819, 60 năm trước Crookes, Faraday cho rằng vật chất có thể tồn tại ở các trạng thái rắn, lỏng, khí và bức xạ của vật chất. Trong báo cáo của mình, Crookes nói thẳng rằng ông đang sử dụng các thuật ngữ mượn từ Faraday, nhưng vì một lý do nào đó mà hậu thế đã quên mất điều này. Tuy nhiên, ý tưởng của Faraday vẫn chỉ là một giả thuyết suy đoán, và Crookes đã chứng minh nó bằng dữ liệu thực nghiệm.

Tia catốt cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng sau Crookes. Vào năm 1895, những thí nghiệm này đã khiến William Roentgen khám phá ra một loại bức xạ điện từ mới, và vào đầu thế kỷ 20, chúng đã trở thành nơi phát minh ra các ống vô tuyến đầu tiên. Nhưng giả thuyết của Crookes về trạng thái vật chất thứ tư không khơi dậy được sự quan tâm của các nhà vật lý, rất có thể là vì vào năm 1897, Joseph John Thomson đã chứng minh rằng tia âm cực không phải là nguyên tử khí mang điện, mà là các hạt rất nhẹ, mà ông gọi là electron. Khám phá này dường như làm cho giả thuyết của Crookes trở nên không cần thiết.

Ảnh chụp màn hình Hàn Quốc siêu dẫn Tokamak (Lò phản ứng tiên tiến siêu dẫn Tokamak Hàn Quốc) chạy thử nghiệm "plasma đầu tiên" của Hàn Quốc vào ngày 15 tháng 7 năm 2008. KSTAR, một dự án nghiên cứu khám phá khả năng nhiệt hạch để tạo ra năng lượng, sử dụng 30 nam châm siêu dẫn lỏng làm mát bằng helium .

Tuy nhiên, cô đã tái sinh như một con phượng hoàng từ đống tro tàn. Vào nửa sau của những năm 1920, người đoạt giải Nobel hóa học trong tương lai, Irving Langmuir, người làm việc trong phòng thí nghiệm của Tổng công ty Điện lực, đã bắt đầu nghiên cứu về sự phóng điện của khí. Sau đó, họ đã biết rằng trong không gian giữa cực dương và cực âm, các nguyên tử khí bị mất electron và biến thành các ion mang điện tích dương. Nhận thấy rằng một loại khí có nhiều tính chất đặc biệt, Langmuir quyết định đặt cho nó cái tên của chính mình. Bằng một sự liên tưởng kỳ lạ nào đó, ông đã chọn từ "huyết tương", từ này cho đến lúc đó chỉ được sử dụng trong khoáng vật học (đây là một tên gọi khác của chalcedony xanh) và trong sinh học (cơ sở lỏng của máu, cũng như whey). Với khả năng mới, thuật ngữ "plasma" lần đầu tiên xuất hiện trong bài báo "Dao động trong khí ion hóa" của Langmuir, xuất bản năm 1928. Trong ba mươi năm, rất ít người sử dụng thuật ngữ này, nhưng sau đó nó đã đi vào ứng dụng khoa học một cách vững chắc.

Vật lý plasma

Plasma cổ điển là một chất khí ion-electron, có thể được pha loãng với các hạt trung tính (nói đúng ra, các photon luôn hiện diện ở đó, nhưng ở nhiệt độ vừa phải chúng có thể bị bỏ qua). Nếu mức độ ion hóa không quá thấp (theo quy luật, một phần trăm là đủ), khí này thể hiện nhiều phẩm chất đặc trưng mà khí thông thường không có. Tuy nhiên, có thể tạo ra một plasma trong đó sẽ không có electron tự do nào cả, và các ion âm sẽ đảm nhận nhiệm vụ của chúng.

Để đơn giản, chúng ta chỉ xem xét plasma electron-ion. Các hạt của nó bị hút hoặc đẩy theo định luật Coulomb, và sự tương tác này được thể hiện ở những khoảng cách lớn. Đây chính xác là điều phân biệt chúng với các nguyên tử và phân tử của khí trung hòa, chúng chỉ cảm nhận được nhau ở những khoảng cách rất nhỏ. Vì các hạt plasma đang bay tự do nên chúng dễ bị dịch chuyển bởi các lực điện. Để plasma ở trạng thái cân bằng, điện tích không gian của các electron và ion bù trừ hoàn toàn cho nhau. Nếu điều kiện này không được đáp ứng, các dòng điện phát sinh trong plasma sẽ khôi phục trạng thái cân bằng (ví dụ, nếu một vùng dư thừa các ion dương được hình thành, các electron sẽ ngay lập tức lao tới đó). Do đó, trong một plasma cân bằng, mật độ của các hạt có dấu hiệu khác nhau trên thực tế là như nhau. Tính chất quan trọng nhất này được gọi là tính gần như trung lập.

Hầu như luôn luôn, các nguyên tử hoặc phân tử của khí thông thường chỉ tham gia vào các tương tác cặp - chúng va chạm với nhau và bay ra xa nhau. Huyết tương là một vấn đề khác. Vì các hạt của nó bị ràng buộc bởi lực Coulomb tầm xa, nên mỗi hạt trong số chúng đều nằm trong trường lân cận và xa. Điều này có nghĩa là sự tương tác giữa các hạt plasma không phải là cặp đôi mà là nhiều - như các nhà vật lý nói, là tập thể. Từ đó tuân theo định nghĩa tiêu chuẩn của plasma - một hệ gần như trung hòa của một số lượng lớn các hạt mang điện có tên trái ngược nhau, thể hiện hành vi tập thể.

Máy gia tốc electron mạnh mẽ có chiều dài đặc trưng là hàng trăm mét và thậm chí hàng km. Kích thước của chúng có thể giảm đi đáng kể nếu các electron được tăng tốc không phải trong chân không mà trong plasma - "trên đỉnh" của nhiễu loạn lan truyền nhanh chóng trong mật độ điện tích plasma, cái gọi là sóng thức, bị kích thích bởi các xung bức xạ laser.

Plasma khác với khí trung tính ở phản ứng của nó với điện trường và từ trường bên ngoài (khí thông thường thực tế không nhận thấy chúng). Ngược lại, các hạt plasma cảm thấy trường yếu tùy ý và ngay lập tức chuyển động, tạo ra các điện tích không gian và dòng điện. Một tính năng quan trọng khác của huyết tương cân bằng là sàng lọc điện tích. Lấy một hạt plasma, nói rằng một ion dương. Nó thu hút các electron, tạo thành một đám mây điện tích âm. Trường của một ion như vậy chỉ hoạt động theo định luật Coulomb trong vùng lân cận của nó, và ở khoảng cách vượt quá một giá trị tới hạn nhất định, nó rất nhanh chóng có xu hướng bằng không. Tham số này được gọi là bán kính sàng lọc Debye, theo tên nhà vật lý người Hà Lan Peter Debye, người đã mô tả cơ chế này vào năm 1923.

Có thể hiểu đơn giản rằng plasma chỉ giữ được trạng thái gần như trung tính nếu kích thước tuyến tính của nó trong tất cả các chiều đều vượt quá bán kính Debye. Cần lưu ý rằng thông số này tăng lên khi plasma được làm nóng và giảm khi mật độ của nó tăng lên. Trong plasma phóng điện khí, theo thứ tự độ lớn, nó bằng 0,1 mm, trong tầng điện ly của trái đất - 1 mm, trong lõi mặt trời - 0,01 nm.

nhiệt hạch có kiểm soát

Ngày nay, plasma được sử dụng trong nhiều loại công nghệ. Một số trong số chúng được mọi người biết đến (đèn khí, màn hình plasma), số khác được các chuyên gia hẹp (sản xuất màng phủ bảo vệ hạng nặng, sản xuất vi mạch, khử trùng) quan tâm. Tuy nhiên, hy vọng lớn nhất được đặt vào plasma liên quan đến công việc thực hiện các phản ứng nhiệt hạch có kiểm soát. Điều này có thể hiểu được. Để các hạt nhân hydro hợp nhất thành hạt nhân heli, chúng phải được đưa đến gần hơn với khoảng cách bằng một trăm phần tỷ centimet - và ở đó lực hạt nhân sẽ hoạt động. Cách tiếp cận như vậy chỉ có thể thực hiện được ở nhiệt độ hàng chục và hàng trăm triệu độ - trong trường hợp này, động năng của các hạt nhân mang điện tích dương đủ để thắng lực đẩy tĩnh điện. Do đó, phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát đòi hỏi phải có plasma hydro nhiệt độ cao.

Plasma hầu như có mặt ở khắp nơi trong thế giới xung quanh - nó có thể được tìm thấy không chỉ trong các vụ phóng khí mà còn ở tầng điện ly của các hành tinh, trong bề mặt và các lớp sâu của các ngôi sao đang hoạt động. Đây là môi trường để thực hiện các phản ứng nhiệt hạch có điều khiển, và chất lỏng hoạt động cho động cơ đẩy điện không gian, và nhiều hơn nữa.

Đúng vậy, plasma dựa trên hydro thông thường sẽ không giúp ích được gì ở đây. Những phản ứng như vậy xảy ra bên trong các ngôi sao, nhưng chúng vô dụng đối với năng lượng trên mặt đất, vì cường độ giải phóng năng lượng quá thấp. Plasma tốt nhất để sử dụng là hỗn hợp 1: 1 của các đồng vị hydro nặng của deuterium và tritium (plasma deuterium tinh khiết cũng được chấp nhận, mặc dù nó sẽ cung cấp ít năng lượng hơn và yêu cầu nhiệt độ bắt lửa cao hơn).

Tuy nhiên, chỉ đun nóng là không đủ để bắt đầu phản ứng. Đầu tiên, huyết tương phải đủ đặc; thứ hai, các hạt đã đi vào vùng phản ứng không nên rời khỏi nó quá nhanh - nếu không năng lượng mất đi sẽ vượt quá mức giải phóng của nó. Những yêu cầu này có thể được trình bày dưới dạng một tiêu chí, được đề xuất vào năm 1955 bởi nhà vật lý người Anh John Lawson. Theo công thức này, tích của mật độ plasma và thời gian lưu hạt trung bình phải cao hơn một giá trị nhất định được xác định bởi nhiệt độ, thành phần của nhiên liệu nhiệt hạch và hiệu suất mong đợi của lò phản ứng.

Có thể dễ dàng nhận thấy rằng có hai cách để hoàn thành tiêu chí Lawson. Có thể giảm thời gian giam giữ xuống nano giây bằng cách nén plasma xuống 100–200 g / cm3 (vì plasma không có thời gian giãn nở, phương pháp giam giữ này được gọi là giam giữ quán tính). Các nhà vật lý đã làm việc với chiến lược này từ giữa những năm 1960; hiện nay Phòng thí nghiệm Quốc gia Livermore đang nghiên cứu phiên bản tiên tiến nhất của nó. Năm nay, họ sẽ bắt đầu thử nghiệm nén các viên nang berili nhỏ (đường kính 1,8 mm) chứa đầy hỗn hợp deuterium-tritium bằng cách sử dụng 192 chùm tia laser cực tím. Các nhà quản lý dự án tin rằng không muộn hơn năm 2012, họ sẽ không chỉ có thể đốt cháy phản ứng nhiệt hạch mà còn có thể thu được sản lượng năng lượng dương. Có lẽ một chương trình tương tự trong khuôn khổ dự án HiPER (Nghiên cứu năng lượng laser công suất cao) sẽ được khởi động ở châu Âu trong những năm tới. Tuy nhiên, ngay cả khi các thí nghiệm tại Livermore hoàn toàn chứng minh được những kỳ vọng đặt vào chúng, thì khoảng cách để tạo ra một lò phản ứng nhiệt hạch thực sự với chức năng giam giữ plasma quán tính sẽ vẫn còn rất lớn. Thực tế là để tạo ra một nhà máy điện nguyên mẫu, cần phải có một hệ thống laser siêu mạnh tốc độ rất cao. Nó phải cung cấp một tần số nhấp nháy như vậy để đốt cháy các mục tiêu deuterium-tritium, sẽ vượt quá khả năng của hệ thống Livermore hàng nghìn lần, chỉ thực hiện không quá 5-10 phát mỗi giây. Hiện tại, nhiều khả năng khác nhau để tạo ra súng laser như vậy đang được thảo luận sôi nổi, nhưng việc triển khai chúng trên thực tế vẫn còn rất xa.

Tokamaks: người bảo vệ cũ

Ngoài ra, bạn có thể làm việc với plasma hiếm (mật độ tính bằng nanogram trên centimet khối), giữ nó trong vùng phản ứng trong ít nhất vài giây. Trong hơn nửa thế kỷ, các thí nghiệm như vậy đã sử dụng nhiều bẫy từ tính khác nhau để giữ plasma ở một thể tích nhất định bằng cách tác dụng một số từ trường. Những hứa hẹn nhất được coi là tokamaks - bẫy từ trường đóng lại có hình dạng xuyến, lần đầu tiên được đề xuất bởi A.D. Sakharov và I.E. Tamm vào năm 1950. Hiện tại, có khoảng một chục cơ sở lắp đặt như vậy ở các quốc gia khác nhau, trong đó lớn nhất đã giúp đạt được tiêu chí Lawson. Lò phản ứng nhiệt hạch thực nghiệm quốc tế, ITER nổi tiếng, sẽ được xây dựng ở làng Cadarache gần thành phố Aix-en-Provence của Pháp, cũng là một tokamak. Nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch, ITER sẽ lần đầu tiên có thể thu được plasma thỏa mãn tiêu chí Lawsonian và đốt cháy phản ứng nhiệt hạch trong đó.

“Trong hai thập kỷ qua, chúng tôi đã đạt được tiến bộ to lớn trong việc tìm hiểu các quá trình xảy ra bên trong bẫy plasma từ tính, đặc biệt là tokamaks. Nói chung, chúng ta đã biết các hạt plasma di chuyển như thế nào, các trạng thái không ổn định của dòng plasma hình thành như thế nào và tăng áp suất plasma đến mức độ nào để nó vẫn có thể được giữ bởi từ trường. Ian Hutchinson, giáo sư vật lý hạt nhân và công nghệ hạt nhân tại Viện Công nghệ Massachusetts, người đã tham gia nghiên cứu tokama trong hơn 30 năm. , nói với PM. “Cho đến nay, những con tokama lớn nhất đã đạt được sức mạnh giải phóng năng lượng nhiệt trong plasma deuterium-tritium ở mức 10 megawatt trong một hoặc hai giây. ITER sẽ vượt qua những con số này một vài bậc. Nếu chúng tôi không tính toán sai, nó sẽ có thể cung cấp ít nhất 500 megawatt trong vài phút. Nếu bạn thực sự may mắn, năng lượng sẽ được tạo ra mà không có giới hạn thời gian nào cả, ở một chế độ ổn định ”.

Giáo sư Hutchinson cũng nhấn mạnh rằng các nhà khoa học hiện đã hiểu rõ về bản chất của các quá trình phải xảy ra bên trong tokamak khổng lồ này: “Chúng tôi thậm chí còn biết các điều kiện mà plasma ngăn chặn sự nhiễu loạn của chính nó, và điều này rất quan trọng để kiểm soát hoạt động của lò phản ứng. Tất nhiên, cần phải giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật - đặc biệt là hoàn thiện việc phát triển vật liệu cho lớp lót bên trong của buồng, có khả năng chịu được sự bắn phá của neutron cường độ cao. Nhưng từ quan điểm của vật lý plasma, bức tranh khá rõ ràng - ít nhất là chúng tôi nghĩ như vậy. ITER phải khẳng định rằng chúng tôi không nhầm lẫn. Nếu mọi thứ cứ tiếp diễn như vậy, thế hệ tokamak tiếp theo sẽ ra đời, nó sẽ trở thành nguyên mẫu của lò phản ứng nhiệt hạch công nghiệp. Nhưng bây giờ còn quá sớm để nói về nó. Trong thời gian chờ đợi, chúng tôi kỳ vọng ITER sẽ đi vào hoạt động vào cuối thập kỷ này. Nhiều khả năng nó sẽ có thể tạo ra plasma nóng không sớm hơn năm 2018, ít nhất là theo kỳ vọng của chúng tôi ”. Vì vậy, từ quan điểm của khoa học và công nghệ, dự án ITER có triển vọng tốt.