- gas terionisasi sebagian atau seluruhnya terbentuk dari atom netral (atau molekul) dan partikel bermuatan (ion dan elektron). Fitur terpenting dari plasma adalah quasi-netrality-nya, yang berarti bahwa kerapatan volume partikel bermuatan positif dan negatif dari mana ia terbentuk ternyata hampir sama. Gas masuk ke keadaan plasma jika beberapa atom penyusunnya (molekul) karena alasan tertentu kehilangan satu atau lebih elektron, mis. berubah menjadi ion positif. Dalam beberapa kasus, ion negatif juga dapat muncul dalam plasma sebagai akibat dari "penempelan" elektron ke atom netral. Jika tidak ada partikel netral yang tertinggal dalam gas, plasma dikatakan terionisasi penuh.

Tidak ada batas yang tegas antara gas dan plasma. Setiap zat yang awalnya dalam keadaan padat mulai meleleh ketika suhu naik, dan menguap pada pemanasan lebih lanjut, mis. berubah menjadi gas. Jika itu adalah gas molekuler (misalnya, hidrogen atau nitrogen), maka dengan peningkatan suhu berikutnya, molekul gas hancur menjadi atom individu (disosiasi). Pada suhu yang lebih tinggi, gas terionisasi, ion positif dan elektron bebas muncul di dalamnya. Elektron dan ion yang bergerak bebas dapat membawa arus listrik, sehingga salah satu definisi plasma adalah bahwa plasma adalah gas penghantar. Pemanasan suatu zat bukan satu-satunya cara untuk mendapatkan plasma.

Plasma adalah keadaan materi keempat, ia mematuhi hukum gas dan dalam banyak hal berperilaku seperti gas. Pada saat yang sama, perilaku plasma dalam beberapa kasus, terutama ketika terkena medan listrik dan magnet, ternyata sangat tidak biasa sehingga sering disebut sebagai materi baru keempat. Pada tahun 1879, fisikawan Inggris W. Crooks, yang mempelajari pelepasan listrik dalam tabung dengan udara yang dimurnikan, menulis: "Fenomena dalam tabung yang dievakuasi membuka dunia baru bagi ilmu fisika, di mana materi dapat eksis di tingkat keempat." Para filsuf kuno percaya bahwa dasar alam semesta adalah empat elemen: bumi, air, udara, dan api. . Dalam arti tertentu, ini sesuai dengan pembagian yang diterima saat ini menjadi keadaan agregat materi, dan elemen keempat adalah api dan, jelas, sesuai dengan plasma.

Istilah "plasma" yang diterapkan pada gas terionisasi kuasi-netral diperkenalkan oleh fisikawan Amerika Langmuir Tonks pada tahun 1923 ketika menggambarkan fenomena dalam pelepasan gas. Sampai saat itu, kata "plasma" hanya digunakan oleh ahli fisiologi dan menunjukkan komponen cair darah, susu atau jaringan hidup yang tidak berwarna, tetapi segera konsep "plasma" ditetapkan dengan kuat dalam kamus fisik internasional, setelah menerima distribusi terluas. .

Frank-Kamenetsky D.A. Plasma adalah wujud materi keempat. M., Atomizdat, 1963
Artsimovich L.A. Fisika Plasma Dasar. M., Atomizdat, 1969
Smirnov B.M. Pengantar Fisika Plasma. M., Sains, 1975
Milantiev V.P., Temko S.V. Fisika plasma. M., Pencerahan, 1983
Chen F. Pengantar Fisika Plasma. M., Mir, 1987

Temukan "PLASMA" di

Satu dan zat yang sama di alam memiliki kemampuan untuk secara radikal mengubah sifat-sifatnya tergantung pada suhu dan tekanan. Contoh yang sangat baik dari ini adalah air, yang ada sebagai es padat, cair, dan uap. Ini adalah tiga keadaan agregasi zat ini, yang memiliki rumus kimia H 2 O. Zat lain dalam kondisi alami dapat mengubah karakteristiknya dengan cara yang sama. Tetapi selain yang terdaftar, di alam ada keadaan agregasi lain - plasma. Sangat jarang dalam kondisi duniawi, diberkahi dengan kualitas khusus.

Struktur molekul

Apa yang bergantung pada 4 keadaan materi tempat materi berada? Dari interaksi unsur-unsur atom dan molekul itu sendiri, diberkahi dengan sifat saling tolak dan tarik-menarik. Gaya-gaya ini terkompensasi sendiri dalam keadaan padat, di mana atom-atomnya benar secara geometris, membentuk kisi kristal. Pada saat yang sama, objek material mampu mempertahankan kedua karakteristik kualitatif yang disebutkan di atas: volume dan bentuk.

Tetapi begitu energi kinetik molekul meningkat, bergerak secara kacau, mereka menghancurkan tatanan yang sudah ada, berubah menjadi cairan. Mereka memiliki fluiditas dan ditandai dengan tidak adanya parameter geometris. Tetapi pada saat yang sama, zat ini mempertahankan kemampuannya untuk tidak mengubah volume total. Dalam keadaan gas, gaya tarik timbal balik antara molekul sama sekali tidak ada, sehingga gas tidak memiliki bentuk dan memiliki kemungkinan pemuaian yang tidak terbatas. Tetapi konsentrasi zat pada saat yang sama turun secara signifikan. Molekul itu sendiri tidak berubah dalam kondisi normal. Ini adalah fitur utama dari 3 pertama dari 4 keadaan materi.

Transformasi negara

Proses mengubah benda padat menjadi bentuk lain dapat dilakukan dengan menaikkan suhu dan memvariasikan tekanan secara bertahap. Dalam hal ini, transisi akan terjadi secara tiba-tiba: jarak antar molekul akan meningkat secara nyata, ikatan antarmolekul akan hancur dengan perubahan densitas, entropi, dan jumlah energi bebas. Mungkin juga benda padat akan segera berubah menjadi bentuk gas, melewati tahap-tahap peralihan. Itu disebut sublimasi. Proses seperti itu sangat mungkin dalam kondisi terestrial biasa.

Tetapi ketika indikator suhu dan tekanan mencapai tingkat kritis, energi internal zat terbentuk sedemikian rupa sehingga elektron, yang bergerak dengan kecepatan tinggi, meninggalkan orbit intra-atomnya. Dalam hal ini, partikel positif dan negatif terbentuk, tetapi kerapatannya dalam struktur yang dihasilkan tetap hampir sama. Dengan demikian, plasma muncul - keadaan agregat materi, yang, pada kenyataannya, adalah gas, terionisasi sepenuhnya atau sebagian, unsur-unsurnya diberkahi dengan kemampuan untuk berinteraksi satu sama lain dalam jarak jauh.

Plasma ruang bersuhu tinggi

Plasma, sebagai suatu peraturan, adalah zat netral, meskipun terdiri dari partikel bermuatan, karena elemen positif dan negatif di dalamnya, yang jumlahnya kira-kira sama, saling mengimbangi. Keadaan agregasi ini dalam kondisi terestrial normal kurang umum daripada yang lain yang disebutkan sebelumnya. Namun terlepas dari ini, sebagian besar benda kosmik terdiri dari plasma alami.

Contohnya adalah Matahari dan banyak bintang lainnya di Alam Semesta. Di sana suhu sangat tinggi. Memang, di permukaan termasyhur utama sistem planet kita, mereka mencapai 5.500 ° C. Ini lebih dari lima puluh kali lebih tinggi daripada parameter yang diperlukan agar air mendidih. Di bagian tengah bola yang bernafas dengan api, suhunya adalah 15.000.000 °C. Tidak mengherankan bahwa gas (terutama hidrogen) terionisasi di sana, mencapai keadaan agregat plasma.

Plasma suhu rendah di alam

Media antarbintang yang mengisi ruang galaksi juga terdiri dari plasma. Tapi itu berbeda dari varietas suhu tinggi yang dijelaskan sebelumnya. Zat tersebut terdiri dari materi terionisasi yang timbul dari radiasi yang dipancarkan oleh bintang-bintang. Ini adalah plasma suhu rendah. Dengan cara yang sama, sinar matahari, yang mencapai batas Bumi, menciptakan ionosfer dan sabuk radiasi di atasnya, yang terdiri dari plasma. Perbedaannya hanya pada komposisi zatnya. Meskipun semua unsur yang disajikan dalam tabel periodik dapat berada dalam keadaan yang sama.

Plasma di laboratorium dan aplikasinya

Menurut hukum, itu mudah diperoleh dalam kondisi yang kita kenal. Saat melakukan percobaan laboratorium, kapasitor, dioda, dan resistansi yang dihubungkan secara seri sudah cukup. Sirkuit serupa terhubung ke sumber arus selama satu detik. Dan jika Anda menyentuh kabel ke permukaan logam, maka partikel itu sendiri, serta molekul uap dan udara yang terletak di dekatnya, terionisasi dan menemukan diri mereka dalam keadaan agregat plasma. Sifat materi yang serupa digunakan untuk membuat layar xenon dan neon serta mesin las.

Plasma dan fenomena alam

Dalam kondisi alami, plasma dapat diamati dalam cahaya Cahaya Utara dan selama badai petir dalam bentuk bola petir. Penjelasan untuk beberapa fenomena alam, yang sebelumnya dikaitkan dengan sifat mistik, kini telah diberikan oleh fisika modern. Plasma, terbentuk dan bersinar di ujung benda-benda tinggi dan tajam (tiang-tiang, menara, pohon-pohon besar) di atmosfer khusus, berabad-abad yang lalu diambil oleh para pelaut sebagai pembawa keberuntungan. Itulah sebabnya fenomena ini disebut "Kebakaran St. Elmo."

Melihat pelepasan korona dalam bentuk jumbai atau balok bercahaya selama badai petir dalam badai, para pelancong menganggap ini sebagai pertanda baik, menyadari bahwa mereka telah menghindari bahaya. Tidak mengherankan, karena benda-benda yang naik di atas air, cocok untuk "tanda-tanda orang suci", dapat berbicara tentang pendekatan kapal ke pantai atau meramalkan pertemuan dengan kapal lain.

Plasma tidak seimbang

Contoh-contoh di atas dengan fasih menunjukkan bahwa tidak perlu memanaskan zat sampai suhu yang fantastis untuk mencapai keadaan plasma. Untuk ionisasi, cukup menggunakan kekuatan medan elektromagnetik. Pada saat yang sama, unsur-unsur penyusun berat materi (ion) tidak memperoleh energi yang signifikan, karena suhu selama proses ini mungkin tidak melebihi beberapa puluh derajat Celcius. Dalam kondisi seperti itu, elektron ringan, yang melepaskan diri dari atom utama, bergerak jauh lebih cepat daripada partikel yang lebih lembam.

Plasma dingin seperti itu disebut non-ekuilibrium. Selain TV plasma dan lampu neon, itu juga digunakan dalam pemurnian air dan makanan, dan digunakan untuk desinfeksi untuk tujuan medis. Selain itu, plasma dingin dapat membantu mempercepat reaksi kimia.

Prinsip penggunaan

Contoh yang sangat baik tentang bagaimana plasma yang dibuat secara artifisial digunakan untuk kepentingan umat manusia adalah pembuatan monitor plasma. Sel-sel layar seperti itu diberkahi dengan kemampuan untuk memancarkan cahaya. Panel adalah semacam "sandwich" dari lembaran kaca, berdekatan satu sama lain. Di antara mereka ada kotak dengan campuran gas inert. Mereka bisa neon, xenon, argon. Dan fosfor warna biru, hijau, merah diterapkan pada permukaan bagian dalam sel.

Di luar sel, elektroda konduktif terhubung, di mana tegangan dibuat. Akibatnya, medan listrik muncul dan, sebagai akibatnya, molekul gas terionisasi. Plasma yang dihasilkan memancarkan sinar ultraviolet, yang diserap oleh fosfor. Mengingat hal ini, fenomena fluoresensi terjadi melalui foton yang dipancarkan dalam kasus ini. Karena koneksi sinar yang kompleks di ruang angkasa, gambar cerah dari berbagai macam warna muncul.

Plasma Horor

Bentuk materi ini mengasumsikan penampilan yang mematikan selama ledakan nuklir. Plasma dalam volume besar terbentuk selama proses yang tidak terkendali ini dengan pelepasan sejumlah besar berbagai jenis energi. dihasilkan dari peluncuran detonator, pecah dan memanaskan udara di sekitarnya dalam beberapa detik pertama ke suhu raksasa. Pada titik ini, bola api yang mematikan muncul, tumbuh dengan kecepatan yang mengesankan. Area bola terang yang terlihat diperbesar oleh udara terionisasi. Gumpalan, tongkat dan semburan plasma ledakan membentuk gelombang kejut.

Pada awalnya, bola bercahaya, maju, langsung menyerap semua yang ada di jalurnya. Tidak hanya tulang dan jaringan manusia yang berubah menjadi debu, tetapi juga batuan padat, bahkan struktur dan benda buatan yang paling tahan lama pun hancur. Pintu lapis baja ke tempat perlindungan yang aman tidak menyelamatkan, tank dan peralatan militer lainnya diratakan.

Plasma dalam sifat-sifatnya menyerupai gas karena tidak memiliki bentuk dan volume tertentu, sehingga ia dapat mengembang tanpa batas. Karena alasan ini, banyak fisikawan berpendapat bahwa itu tidak boleh dianggap sebagai keadaan agregasi yang terpisah. Namun, perbedaan yang signifikan dari hanya gas panas sudah jelas. Ini termasuk: kemampuan untuk menghantarkan arus listrik dan paparan medan magnet, ketidakstabilan dan kemampuan partikel komposit untuk memiliki kecepatan dan suhu yang berbeda, sementara secara kolektif berinteraksi satu sama lain.

Ribuan tahun pengembangan intensif, studi tentang kehidupan dan alam telah membawa manusia pada pengetahuan tentang empat keadaan materi. Plasma ternyata yang paling misterius di antara mereka. Sejak pertama kali manusia menemukan keberadaannya, studi tentang plasma dan aplikasi praktisnya telah berkembang pesat. Ilmu yang begitu menjanjikan hari ini ketika kimia plasma muncul dan mulai aktif berkembang.

Bahkan pada zaman Yunani Kuno, ilmuwan Aristoteles mengetahui bahwa semua benda terdiri dari empat unsur-unsur yang lebih rendah: tanah, air, udara dan api. Hari ini konsep-konsep ini telah mengubah nama mereka, tetapi bukan artinya. Memang, semua orang tahu bahwa materi dapat berada dalam empat keadaan: padat, cair, gas, dan plasma.

Keadaan materi keempat ditemukan oleh W. Crookes pada tahun 1879 dan dinamai "plasma" oleh I. Langmuir pada tahun 1928.

Plasma (dari bahasa Yunani. Plasma - dibentuk, berbentuk), gas terionisasi sebagian atau seluruhnya, di mana kerapatan muatan positif dan negatif hampir sama.

Plasma adalah gas yang terdiri dari partikel bermuatan positif dan negatif dalam rasio sedemikian rupa sehingga total muatannya adalah nol. Partikel bermuatan yang bergerak bebas dapat membawa arus listrik, oleh karena itu plasma adalah gas yang memiliki daya hantar listrik. Dibandingkan dengan konduktor yang dikenal, khususnya logam - elektrolit, plasma ribuan kali lebih ringan.

Tidak ada perbedaan antara gas dan plasma dalam beberapa hal. Plasma mematuhi hukum gas dan dalam banyak hal berperilaku seperti gas.

Sebuah fitur penting dari plasma adalah gerakan kacau partikel yang melekat dalam gas, yang dapat dipesan dalam plasma. Di bawah pengaruh medan magnet atau listrik eksternal, dimungkinkan untuk memberikan arah pergerakan partikel plasma. Oleh karena itu, plasma dapat dianggap sebagai media fluida yang memiliki sifat menghantarkan arus listrik.

Konsep plasma, atau keadaan materi plasma, mencakup gas panas dan dingin yang memiliki pendaran dan konduktivitas listrik. Ada dua jenis plasma: isometrik, yang timbul pada suhu gas yang cukup tinggi untuk ionisasi termal yang kuat, dan pelepasan gas, yang terbentuk selama pelepasan listrik dalam gas.

Dalam plasma isometrik, energi kinetik rata-rata partikel: elektron, ion, atom dan molekul netral dan tereksitasi adalah sama. Dalam kesetimbangan termal dengan lingkungan, plasma seperti itu dapat eksis tanpa batas. Plasma pelepasan gas stabil hanya dengan adanya medan listrik dalam gas yang mempercepat elektron. Suhu plasma pelepasan gas lebih tinggi dari suhu gas netral. Dengan demikian, keadaan plasma tidak stabil, dan ketika medan listrik berhenti, plasma pelepasan gas menghilang dalam sepersekian detik, yaitu 10-5 dan 10-7 detik, karena deionisasi gas terjadi selama periode ini. Oleh karena itu, plasma adalah, di satu sisi, keadaan gas dan, di sisi lain, campuran beberapa gas. Ini terdiri dari molekul normal, elektron bebas, ion dan foton. Himpunan partikel dari setiap jenis membentuk gasnya sendiri, terdiri dari molekul netral, elektron, ion, dan foton. Semua gas ini, jika digabungkan, membentuk apa yang disebut plasma.

Plasma muncul sebagai akibat dari ionisasi molekul: ketika dua partikel molekul dengan energi tinggi bertabrakan, ketika molekul bertabrakan dengan elektron atau ion, ketika foton bekerja pada molekul. Semua proses ini reversibel, karena proses rekombinasi terjadi dalam plasma - pemulihan keadaan netral. Dalam praktiknya, plasma dapat terbentuk ketika api menyala, ketika arus listrik dilewatkan melalui gas, pada suhu tinggi, dll.

Menurut gagasan hari ini, keadaan fase sebagian besar materi (berdasarkan massa sekitar 99,9%) di Semesta adalah plasma. Semua bintang terbuat dari plasma, dan bahkan ruang di antara mereka dipenuhi dengan plasma, meskipun sangat jarang. Sebagai contoh, planet Yupiter telah mengkonsentrasikan dalam dirinya sendiri hampir semua materi tata surya, yang berada dalam keadaan "non-plasma" (cair, padat dan gas). Pada saat yang sama, massa Jupiter hanya sekitar 0,1% dari massa tata surya, dan volumenya bahkan lebih kecil: hanya 10-15%. Pada saat yang sama, partikel debu terkecil yang mengisi ruang angkasa dan membawa muatan listrik tertentu dapat dianggap secara agregat sebagai plasma yang terdiri dari ion bermuatan superberat.

Plasma memiliki sifat yang berbeda. Yang utama adalah:

• 1. Konduktivitas listrik adalah sifat utama plasma. Properti lain dikaitkan dengan konduktivitas listrik, yaitu, pendaran, sebagai akibat dari eksitasi molekul. Energi internal plasma adalah 3 kal/deg * mol untuk gas monoatomik, dan 12 kal/deg * mol untuk molekul poliatomik, seperti benzena. Untuk keadaan plasma, kapasitas panas adalah 100-200 kal / deg - mol, yaitu 40-50 kali lebih besar daripada gas. Kapasitas panas yang tinggi dijelaskan oleh fakta bahwa selama transisi suatu zat dari keadaan biasa ke keadaan plasma, sebagian energi dihabiskan untuk ionisasi. Energi ini, seperti yang kita lihat, cukup besar.
• 2. Plasma memiliki gerakan tertentu. Hal ini disebabkan oleh adanya sejumlah besar muatan yang menentukan konduktivitas listrik plasma, yang mengarah ke gerakan baru plasma, yang tidak ada di salah satu keadaan agregasi lainnya. Seperti diketahui, dalam sistem non-ionisasi itu terjadi di bawah aksi gravitasi, inersia, elastisitas, dan di sini - di bawah pengaruh gaya magnet dan listrik. Pergerakan acak elektron dan ion mengarah pada fakta bahwa kerapatan partikel bermuatan sama di beberapa area menjadi lebih besar atau lebih kecil, akibatnya intensitas muatan di beberapa area meningkat atau menurun, yang menyebabkan pergerakan partikel bermuatan positif. menuju muatan partikel negatif yang lebih kuat. Sebagai hasil dari gerakan ini, osilasi jenis pendulum muncul, karena pergerakan medan bermuatan negatif ke positif, pada gilirannya, menyebabkan bagian baru dengan kepadatan muatan yang berbeda dari tanda yang sama, yaitu, gelombang listrik positif dan negatif. timbul.
• 3. Salah satu sifat plasma yang paling penting adalah kemungkinan terjadinya osilasi elektromagnetik dalam rentang yang sangat luas di bawah pengaruh gerakan yang terjadi di plasma itu sendiri atau di bawah pengaruh arus listrik yang mengalir dalam plasma. Di hadapan medan magnet eksternal yang kuat, plasma mulai bergerak ke arah tegak lurus terhadap arus, yang memungkinkan, bertindak oleh medan elektromagnetik, untuk menutup gerakan plasma dalam lingkaran.

Sifat plasma ini sangat penting untuk memperoleh suhu tinggi.

Sintesis nuklir

Diyakini bahwa cadangan bahan bakar kimia untuk umat manusia akan cukup untuk beberapa dekade. Cadangan bahan bakar nuklir yang dieksplorasi juga terbatas. Reaksi termonuklir terkendali dalam plasma dapat menyelamatkan umat manusia dari kelaparan energi dan menjadi sumber energi yang praktis tidak ada habisnya.

1 liter air biasa mengandung 0,15 ml air berat (D2O). Fusi inti deuterium dari 0,15 ml D2O melepaskan energi sebanyak yang dihasilkan selama pembakaran 300 liter bensin. Tritium praktis tidak ada di alam, tetapi dapat diperoleh dengan membombardir isotop n litium dengan neutron.

Inti atom hidrogen tidak lain adalah proton p. Inti deuterium mengandung, sebagai tambahan, satu neutron lagi, dan inti tritium mengandung dua neutron. Deuterium dan tritium dapat bereaksi satu sama lain dalam sepuluh cara berbeda. Tetapi probabilitas reaksi semacam itu terkadang berbeda ratusan triliun kali, dan jumlah energi yang dilepaskan - 10-15 kali. Hanya tiga dari mereka yang menarik secara praktis.

Jika semua inti dalam beberapa volume bereaksi secara bersamaan, energi dilepaskan seketika. Ledakan termonuklir terjadi. Di dalam reaktor, reaksi sintesis harus berlangsung lambat.

Sejauh ini, fusi termonuklir terkendali belum tercapai, dan menjanjikan keuntungan yang cukup besar. Energi yang dilepaskan selama reaksi termonuklir per satuan massa bahan bakar jutaan kali lebih tinggi daripada energi bahan bakar kimia dan, oleh karena itu, ratusan kali lebih murah. Dalam energi termonuklir, tidak ada pelepasan produk pembakaran ke atmosfer dan limbah radioaktif. Akhirnya, ledakan dikesampingkan di pembangkit listrik termonuklir.

Selama fusi, sebagian besar energi (lebih dari 75%) dilepaskan sebagai energi kinetik neutron atau proton. Jika neutron diperlambat dalam zat yang sesuai, itu memanas; Panas yang dihasilkan dapat dengan mudah diubah menjadi energi listrik. Energi kinetik partikel bermuatan - proton - secara langsung diubah menjadi listrik.

Dalam reaksi fusi, inti harus bergabung, tetapi mereka bermuatan positif dan, oleh karena itu, menurut hukum Coulomb, mereka menolak. Untuk mengatasi gaya tolak-menolak, bahkan inti deuterium dan tritium, yang memiliki muatan terkecil (Z. = 1), membutuhkan energi sekitar 10 atau 100 keV. Ini sesuai dengan suhu orde 108-109 K. Pada suhu seperti itu, zat apa pun berada dalam plasma suhu tinggi.

Dari sudut pandang fisika klasik, reaksi fusi tidak mungkin, tetapi di sini efek terowongan kuantum murni datang untuk menyelamatkan. Dihitung bahwa suhu penyalaan, mulai dari pelepasan energi melebihi kerugiannya, untuk reaksi deuterium-tritium (DT) kira-kira 4,5x107 K, dan untuk reaksi deuterium-deuterium (DD) - sekitar 4x108 K. Secara alami, reaksi DT lebih disukai. Plasma dipanaskan oleh arus listrik, radiasi laser, gelombang elektromagnetik dan metode lainnya. Tapi bukan hanya panas yang penting.

Semakin tinggi konsentrasinya, semakin sering partikel saling bertabrakan, jadi sepertinya lebih baik menggunakan plasma berdensitas tinggi untuk melakukan reaksi termonuklir. Namun, jika 1 cm3 plasma mengandung 1019 partikel (konsentrasi molekul dalam gas dalam kondisi normal), tekanan di dalamnya pada suhu reaksi termonuklir akan mencapai sekitar 106 atm. Tidak ada struktur yang dapat menahan tekanan seperti itu, dan oleh karena itu plasma harus dijernihkan (dengan konsentrasi sekitar 1015 partikel per 1 cm 3). Tabrakan partikel dalam hal ini lebih jarang terjadi, dan untuk mempertahankan reaksi, perlu untuk meningkatkan waktu tinggal mereka di dalam reaktor, atau waktu retensi. Ini berarti bahwa untuk pelaksanaan reaksi termonuklir, perlu untuk mempertimbangkan produk konsentrasi partikel plasma dan waktu retensinya. Untuk reaksi DD, hasil kali ini (yang disebut kriteria Lawson) adalah 1016 s/cm 3 , dan untuk reaksi DT adalah 1014 s/cm 3 .

Plasma darah: unsur penyusun (zat, ​​protein), fungsi dalam tubuh, kegunaan

Plasma darah adalah komponen (cair) pertama dari media biologis paling berharga yang disebut darah. Plasma darah membutuhkan hingga 60% dari total volume darah. Bagian kedua (40 - 45%) dari cairan yang beredar dalam aliran darah diambil alih oleh unsur-unsur yang terbentuk: eritrosit, leukosit, dan trombosit.

Komposisi plasma darah unik. Apa yang tidak ada? Berbagai protein, vitamin, hormon, enzim - secara umum, segala sesuatu yang menjamin kehidupan tubuh manusia setiap detik.

Komposisi plasma darah

Cairan transparan kekuningan yang dilepaskan selama pembentukan konvolusi dalam tabung reaksi - apakah itu plasma? Tidak ini serum darah, di mana tidak ada protein yang terkoagulasi (faktor I), ia menjadi bekuan. Namun, jika Anda mengambil darah ke dalam tabung reaksi dengan antikoagulan, maka itu tidak akan membiarkannya (darah) menggumpal, dan elemen berbentuk berat akan tenggelam ke bawah setelah beberapa saat, sementara di atas juga akan ada kekuningan, tapi agak keruh, beda dengan serum, cair, ini dia dan makannya plasma darah, kekeruhan yang diberikan oleh protein yang terkandung di dalamnya, khususnya, fibrinogen (FI).

Komposisi plasma darah sangat mencolok dalam keragamannya. Di dalamnya, selain air, yaitu 90 - 93%, ada komponen yang bersifat protein dan non-protein (hingga 10%):

plasma dalam darah

• , yang mengambil 7 - 8% dari total volume bagian cair darah (1 liter plasma mengandung 65 hingga 85 gram protein, norma total protein dalam darah dalam analisis biokimia: 65 - 85 g / l). Protein plasma utama diakui (hingga 50% dari semua protein atau 40 - 50 g / l), (≈ 2,7%) dan fibrinogen;
• Zat lain yang bersifat protein (komponen pelengkap, kompleks karbohidrat-protein, dll.);
• Zat aktif secara biologis (enzim, faktor hematopoietik - hemositokin, hormon, vitamin);
• Peptida dengan berat molekul rendah adalah sitokin, yang pada prinsipnya adalah protein, tetapi dengan berat molekul rendah, mereka diproduksi terutama oleh limfosit, meskipun sel darah lain juga terlibat dalam hal ini. Meskipun mereka "pertumbuhan kecil", sitokin diberkahi dengan fungsi yang paling penting, mereka melakukan interaksi sistem kekebalan dengan sistem lain ketika memicu respon imun;
• Karbohidrat yang terlibat dalam proses metabolisme yang terus-menerus terjadi dalam organisme hidup;
• Produk yang dihasilkan dari proses metabolisme ini, yang selanjutnya akan dikeluarkan oleh ginjal (, dll);
• Dalam plasma darah, sebagian besar elemen tabel D. I. Mendeleev dikumpulkan. Benar, beberapa perwakilan dari alam anorganik (kalium, yodium, kalsium, belerang, dll.) dalam bentuk kation dan anion yang bersirkulasi mudah dihitung, yang lain (vanadium, kobalt, germanium, titanium, arsenik, dll.) - karena jumlah yang sedikit, dihitung dengan susah payah. Sementara itu, bagian dari semua unsur kimia yang ada dalam plasma adalah dari 0,85 hingga 0,9%.

Jadi, plasma adalah sistem koloid yang sangat kompleks di mana segala sesuatu "mengambang" yang terkandung dalam tubuh manusia dan mamalia dan segala sesuatu yang sedang dipersiapkan untuk dikeluarkan darinya.

Air adalah sumber H2O untuk semua sel dan jaringan, hadir dalam plasma dalam jumlah yang signifikan, memberikan tingkat normal (BP), mempertahankan volume darah yang bersirkulasi (BCC) yang kurang lebih konstan.

Berbeda dalam residu asam amino, sifat fisikokimia dan karakteristik lainnya, protein membentuk dasar tubuh, menyediakannya dengan kehidupan. Dengan membagi protein plasma menjadi fraksi, seseorang dapat mengetahui kandungan protein individu, khususnya, albumin dan globulin, dalam plasma darah. Ini dilakukan untuk tujuan diagnostik di laboratorium, ini dilakukan dalam skala industri untuk mendapatkan obat terapeutik yang sangat berharga.

Di antara senyawa mineral, bagian terbesar dalam komposisi plasma darah adalah natrium dan klorin (Na dan Cl). Kedua elemen ini menempati 0,3% dari komposisi mineral plasma, yaitu, seolah-olah, yang utama, yang sering digunakan untuk mengisi kembali volume darah yang bersirkulasi (BCC) jika terjadi kehilangan darah. Dalam kasus seperti itu, obat yang terjangkau dan murah disiapkan dan ditransfusikan - larutan natrium klorida isotonik. Pada saat yang sama, larutan NaCl 0,9% disebut fisiologis, yang tidak sepenuhnya benar: larutan fisiologis harus, selain natrium dan klorin, mengandung unsur makro dan mikro lainnya (sesuai dengan komposisi mineral plasma).

Video: apa itu plasma darah

Fungsi plasma darah disediakan oleh protein

Fungsi plasma darah ditentukan oleh komposisinya, terutama protein. Masalah ini akan dipertimbangkan secara lebih rinci di bagian di bawah ini, dikhususkan untuk protein plasma utama, namun, tidak ada salahnya untuk secara singkat mencatat tugas terpenting yang diselesaikan oleh bahan biologis ini. Jadi, fungsi utama plasma darah:

1. Transportasi (albumin, globulin);
2. Detoksifikasi (albumin);
3. Pelindung (globulin - imunoglobulin);
4. Koagulasi (fibrinogen, globulin: alfa-1-globulin - protrombin);
5. Pengaturan dan koordinasi (albumin, globulin);

Ini secara singkat tentang tujuan fungsional cairan, yang, sebagai bagian dari darah, terus-menerus bergerak melalui pembuluh darah, memastikan fungsi normal tubuh. Tapi tetap saja, beberapa komponennya seharusnya lebih diperhatikan, misalnya, apa yang pembaca pelajari tentang protein plasma darah, setelah menerima begitu sedikit informasi? Tetapi merekalah yang, terutama, menyelesaikan tugas-tugas yang terdaftar (fungsi plasma darah).

protein plasma darah

Tentu saja, untuk memberikan jumlah informasi yang paling lengkap, yang mempengaruhi semua fitur protein yang ada dalam plasma, dalam sebuah artikel kecil yang dikhususkan untuk bagian cair darah, mungkin sulit dilakukan. Sementara itu, sangat mungkin untuk memperkenalkan pembaca dengan karakteristik protein utama (albumin, globulin, fibrinogen - mereka dianggap sebagai protein plasma utama) dan menyebutkan sifat-sifat beberapa zat lain yang bersifat protein. Terutama karena (seperti yang disebutkan di atas) mereka memastikan kinerja berkualitas tinggi dari tugas fungsional mereka dengan cairan berharga ini.

Protein plasma utama akan dianggap sedikit lebih rendah, namun, saya ingin menyajikan kepada pembaca tabel yang menunjukkan protein mana yang mewakili protein darah utama, serta tujuan utamanya.

Tabel 1. Protein plasma utama

Protein Plasma Utama	Konten dalam plasma (normal), g/l	Perwakilan utama dan tujuan fungsionalnya
albumin	35 - 55	"Bahan bangunan", katalis untuk reaksi imunologis, fungsi: transportasi, netralisasi, regulasi, perlindungan.
Alfa Globulin -1	1,4 – 3,0	1-antitripsin, protein -asam, protrombin, transkortin pengangkut kortisol, protein pengikat tiroksin, 1-lipoprotein, mengangkut lemak ke organ.
Alfa Globulin -2	5,6 – 9,1	-2-macroglobulin (protein utama dalam kelompok) adalah peserta dalam respon imun, haptoglobin membentuk kompleks dengan hemoglobin bebas, seruloplasmin membawa tembaga, apolipoprotein B mengangkut lipoprotein densitas rendah (kolesterol "jahat").
Beta Globulin: 1+2	5,4 – 9,1	Hemopexin (mengikat heme hemoglobin, yang mencegah penghapusan zat besi dari tubuh), -transferrin (transfer Fe), komponen pelengkap (berpartisipasi dalam proses imunologi), -lipoprotein - "kendaraan" untuk kolesterol dan fosfolipid.
Gamma globulin	8,1 – 17,0	Antibodi alami dan didapat (imunoglobulin dari 5 kelas - IgG, IgA, IgM, IgE, IgD), yang terutama melakukan perlindungan kekebalan pada tingkat kekebalan humoral dan menciptakan allergostatus tubuh.
fibrinogen	2,0 – 4,0	Faktor pertama dari sistem pembekuan darah adalah FI.

albumin

Albumin adalah protein sederhana yang, dibandingkan dengan protein lain:

struktur albumin

• Mereka menunjukkan stabilitas tertinggi dalam larutan, tetapi pada saat yang sama mereka larut dengan baik dalam air;
• Mereka mentolerir suhu di bawah nol dengan baik, tidak terlalu rusak saat dibekukan kembali;
• Jangan runtuh saat dikeringkan;
• Tinggal selama 10 jam pada suhu yang cukup tinggi untuk protein lain (60ᵒС), mereka tidak kehilangan sifat mereka.

Kemampuan protein penting ini disebabkan oleh keberadaan dalam molekul albumin sejumlah besar rantai samping pembusukan kutub, yang menentukan tanggung jawab fungsional utama protein - partisipasi dalam metabolisme dan penerapan efek antitoksik. Fungsi albumin dalam plasma darah dapat direpresentasikan sebagai berikut:

1. Partisipasi dalam metabolisme air (karena albumin, volume cairan yang dibutuhkan dipertahankan, karena mereka menyediakan hingga 80% dari total tekanan darah osmotik koloid);
2. Partisipasi dalam pengangkutan berbagai produk, dan terutama yang sulit larut dalam air, misalnya, lemak dan pigmen empedu - bilirubin (bilirubin, setelah mengontak molekul albumin, menjadi tidak berbahaya bagi tubuh dan dalam keadaan ini dipindahkan ke hati );
3. Interaksi dengan elemen makro dan mikro yang memasuki plasma (kalsium, magnesium, seng, dll.), serta dengan banyak obat;
4. Pengikatan produk toksik dalam jaringan di mana protein ini dapat menembus secara bebas;
5. Pemindahan karbohidrat;
6. Pengikatan dan transfer asam lemak bebas - asam lemak (hingga 80%), dikirim ke hati dan organ lain dari depot lemak dan, sebaliknya, asam lemak tidak menunjukkan agresi terhadap sel darah merah (eritrosit) dan hemolisis tidak terjadi;
7. Perlindungan terhadap hepatosis lemak sel parenkim hati dan degenerasi (lemak) organ parenkim lainnya, dan, di samping itu, hambatan untuk pembentukan plak aterosklerotik;
8. Pengaturan "perilaku" zat tertentu dalam tubuh manusia (karena aktivitas enzim, hormon, obat antibakteri dalam bentuk terikat turun, protein ini membantu mengarahkan tindakannya ke arah yang benar);
9. Memastikan tingkat kation dan anion yang optimal dalam plasma, perlindungan dari efek negatif garam logam berat yang secara tidak sengaja masuk ke dalam tubuh (mereka dikomplekskan dengan mereka menggunakan kelompok tiol), netralisasi zat berbahaya;
10. Katalisis reaksi imunologis (antigen→antibodi);
11. Mempertahankan pH darah yang konstan (komponen keempat dari sistem buffer adalah protein plasma);
12. Bantuan dalam "konstruksi" protein jaringan (albumin, bersama dengan protein lain, merupakan cadangan "bahan bangunan" untuk masalah yang begitu penting).

Albumin disintesis di hati. Waktu paruh rata-rata protein ini adalah 2 - 2,5 minggu, meskipun beberapa "hidup" selama seminggu, sementara yang lain "bekerja" hingga 3 - 3,5 minggu. Dengan memfraksinasi protein dari plasma donor, obat terapeutik yang berharga (larutan 5%, 10% dan 20%) diperoleh, yang memiliki nama yang mirip. Albumin adalah fraksi terakhir dalam proses, sehingga produksinya membutuhkan biaya tenaga dan bahan yang cukup besar, oleh karena itu biaya agen terapeutik.

Indikasi penggunaan albumin donor adalah berbagai (dalam kebanyakan kasus cukup parah) kondisi: kehilangan darah besar yang mengancam jiwa, penurunan kadar albumin dan penurunan tekanan osmotik koloid karena berbagai penyakit.

Globulin

Protein ini mengambil proporsi yang lebih kecil dibandingkan dengan albumin, tetapi cukup nyata di antara protein lainnya. Di bawah kondisi laboratorium, globulin dibagi menjadi lima fraksi: -1, -2, -1, -2 dan -globulin. Dalam kondisi produksi, untuk mendapatkan sediaan dari fraksi II + III, gamma globulin diisolasi, yang selanjutnya akan digunakan untuk mengobati berbagai penyakit yang disertai dengan gangguan pada sistem kekebalan tubuh.

berbagai bentuk spesies protein plasma

Tidak seperti albumin, air tidak cocok untuk melarutkan globulin, karena mereka tidak larut di dalamnya, tetapi garam netral dan basa lemah cukup cocok untuk menyiapkan larutan protein ini.

Globulin adalah protein plasma yang sangat penting, dalam banyak kasus mereka adalah protein fase akut. Terlepas dari kenyataan bahwa kandungannya berada dalam 3% dari semua protein plasma, mereka menyelesaikan tugas paling penting bagi tubuh manusia:

• Alpha globulin terlibat dalam semua reaksi inflamasi (peningkatan fraksi dicatat dalam tes darah biokimia);
• Alfa dan beta globulin, sebagai bagian dari lipoprotein, melakukan fungsi transpor (lemak dalam keadaan bebas dalam plasma sangat jarang muncul, kecuali setelah makan berlemak yang tidak sehat, dan dalam kondisi normal, kolesterol dan lipid lainnya dikaitkan dengan globulin dan membentuk air. -bentuk larut, yang mudah diangkut dari satu organ ke organ lain);
• - dan -globulin terlibat dalam metabolisme kolesterol (lihat di atas), yang menentukan perannya dalam perkembangan aterosklerosis, sehingga tidak mengherankan bahwa dalam patologi yang terjadi dengan akumulasi lipid, nilai fraksi beta berubah ke atas ;
• Globulin (fraksi alfa-1) membawa vitamin B12 dan hormon tertentu;
• Alpha-2-globulin adalah bagian dari haptoglobin, yang sangat aktif terlibat dalam proses redoks - protein fase akut ini mengikat hemoglobin bebas dan dengan demikian mencegah pembuangan zat besi dari tubuh;
• Bagian dari beta-globulin, bersama dengan gamma-globulin, memecahkan masalah pertahanan kekebalan tubuh, yaitu, mereka adalah imunoglobulin;
• Perwakilan fraksi alfa, beta-1 dan beta-2 mentolerir hormon steroid, vitamin A (karoten), zat besi (transferrin), tembaga (ceruloplasmin).

Jelas, dalam kelompoknya, globulin agak berbeda satu sama lain (terutama dalam tujuan fungsionalnya).

Perlu dicatat bahwa seiring bertambahnya usia atau dengan penyakit tertentu, hati mungkin mulai memproduksi globulin alfa dan beta yang tidak terlalu normal, sedangkan struktur spasial yang berubah dari makromolekul protein tidak akan memiliki efek terbaik pada kemampuan fungsional globulin.

Gamma globulin

Gamma globulin adalah protein plasma darah dengan mobilitas elektroforesis terendah; protein ini membentuk sebagian besar antibodi alami dan didapat (imun) (AT). Gamma globulin yang terbentuk di dalam tubuh setelah bertemu dengan antigen asing disebut imunoglobulin (Ig). Saat ini, dengan munculnya metode sitokimia dalam layanan laboratorium, menjadi mungkin untuk mempelajari serum untuk menentukan protein imun dan konsentrasinya di dalamnya. Tidak semua imunoglobulin, dan ada 5 kelas di antaranya, memiliki signifikansi klinis yang sama, selain itu, kandungan plasmanya tergantung pada usia dan perubahan dalam situasi yang berbeda (penyakit inflamasi, reaksi alergi).

Tabel 2. Kelas imunoglobulin dan karakteristiknya

Kelas imunoglobulin (Ig)	Kandungan plasma (serum), %	Tujuan fungsional utama
G	OKE. 75	Antitoksin, antibodi yang ditujukan terhadap virus dan mikroba gram positif;
SEBUAH	OKE. 13	Antibodi anti-insular pada diabetes mellitus, antibodi yang ditujukan terhadap mikroorganisme kapsuler;
M	OKE. 12	Arah - virus, bakteri gram negatif, antibodi Forsman dan Wasserman.
E	0,0…	Reagin, antibodi spesifik terhadap berbagai alergen (tertentu).
D	Dalam embrio, pada anak-anak dan orang dewasa, adalah mungkin untuk mendeteksi jejak	Mereka tidak diperhitungkan karena mereka tidak memiliki signifikansi klinis.

Konsentrasi imunoglobulin dari kelompok yang berbeda memiliki fluktuasi yang nyata pada anak-anak dari kategori usia muda dan menengah (terutama karena imunoglobulin kelas G, di mana tingkat yang agak tinggi dicatat - hingga 16 g / l). Namun, setelah kira-kira 10 tahun, ketika vaksinasi dilakukan dan infeksi utama masa kanak-kanak dipindahkan, kandungan Ig (termasuk IgG) menurun dan ditetapkan pada tingkat orang dewasa:

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

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

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

fibrinogen

Faktor koagulasi pertama (FI - fibrinogen), yang, selama pembentukan bekuan, masuk ke fibrin, yang membentuk konvolusi (keberadaan fibrinogen dalam plasma membedakannya dari serum), pada kenyataannya, mengacu pada globulin.

Fibrinogen mudah diendapkan dengan etanol 5%, yang digunakan dalam fraksinasi protein, serta larutan natrium klorida setengah jenuh, perlakuan plasma dengan eter, dan pembekuan ulang. Fibrinogen bersifat termolabil dan sepenuhnya terlipat pada suhu 56 derajat.

Tanpa fibrinogen, fibrin tidak terbentuk, dan tanpanya, pendarahan tidak berhenti. Transisi protein ini dan pembentukan fibrin dilakukan dengan partisipasi trombin (fibrinogen → produk antara - fibrinogen B → agregasi trombosit → fibrin). Tahap awal polimerisasi faktor koagulasi dapat dibalik, namun, di bawah pengaruh enzim penstabil fibrin (fibrinase), stabilisasi terjadi dan jalannya reaksi sebaliknya dikecualikan.

Partisipasi dalam reaksi pembekuan darah adalah tujuan fungsional utama dari fibrinogen, tetapi ia juga memiliki sifat bermanfaat lainnya, misalnya, dalam menjalankan tugasnya, ia memperkuat dinding pembuluh darah, membuat "perbaikan" kecil, menempel pada endotelium. dan dengan demikian menutup kekurangan-kekurangan kecil, yang kemudian muncul dalam perjalanan hidup seseorang.

Protein plasma sebagai parameter laboratorium

Dalam kondisi laboratorium, untuk menentukan konsentrasi protein plasma, Anda dapat bekerja dengan plasma (darah dimasukkan ke dalam tabung reaksi dengan antikoagulan) atau melakukan studi serum yang dimasukkan ke dalam cawan kering. Protein serum tidak berbeda dengan protein plasma, kecuali fibrinogen, yang, seperti yang Anda ketahui, tidak ada dalam serum darah dan yang, tanpa antikoagulan, membentuk gumpalan. Protein dasar mengubah nilai digitalnya dalam darah selama berbagai proses patologis.

Peningkatan konsentrasi albumin dalam serum (plasma) adalah fenomena paling langka yang terjadi dengan dehidrasi atau dengan asupan berlebihan (pemberian intravena) albumin konsentrasi tinggi. Penurunan kadar albumin dapat mengindikasikan penipisan fungsi hati, masalah ginjal, atau gangguan pada saluran pencernaan.

Peningkatan atau penurunan fraksi protein adalah karakteristik dari sejumlah proses patologis, misalnya, protein fase akut alfa-1- dan alfa-2-globulin, meningkatkan nilainya, dapat mengindikasikan proses inflamasi akut yang terlokalisasi di organ pernapasan (bronkus, paru-paru), yang memengaruhi sistem ekskresi (ginjal) atau otot jantung (infark miokard).

Tempat khusus dalam diagnosis berbagai kondisi diberikan pada fraksi gamma globulin (imunoglobulin). Penentuan antibodi membantu mengenali tidak hanya penyakit menular, tetapi juga membedakan stadiumnya. Informasi lebih rinci tentang perubahan nilai berbagai protein (proteinogram), pembaca dapat menemukannya secara terpisah.

Penyimpangan dari norma fibrinogen memanifestasikan dirinya sebagai gangguan pada sistem hemokoagulasi, oleh karena itu protein ini adalah indikator laboratorium terpenting dari kemampuan pembekuan darah (koagulogram, hemostasiogram).

Adapun protein lain yang penting bagi tubuh manusia, ketika memeriksa serum, menggunakan teknik tertentu, Anda dapat menemukan hampir semua yang menarik untuk mendiagnosis penyakit. Misalnya, dengan menghitung konsentrasi (beta-globulin, protein fase akut) dalam sampel dan menganggapnya tidak hanya sebagai "kendaraan" (walaupun ini mungkin yang pertama), dokter akan mengetahui tingkat pengikatan protein dari besi besi yang dilepaskan oleh sel darah merah, karena Fe 3+ , seperti yang Anda ketahui, hadir dalam keadaan bebas di dalam tubuh, memberikan efek toksik yang nyata.

Studi serum untuk menentukan kandungan (protein fase akut, glikoprotein logam, pembawa tembaga) membantu mendiagnosis patologi yang parah seperti penyakit Konovalov-Wilson (degenerasi hepatoserebral).

Jadi, dengan memeriksa plasma (serum), dimungkinkan untuk menentukan di dalamnya kandungan protein yang penting dan yang muncul dalam tes darah sebagai indikator proses patologis (misalnya,).

Plasma darah adalah obatnya

Persiapan plasma sebagai agen terapeutik dimulai pada 30-an abad terakhir. Sekarang plasma asli, yang diperoleh dengan sedimentasi spontan unsur-unsur yang terbentuk dalam 2 hari, sudah lama tidak digunakan. Yang usang digantikan oleh metode baru pemisahan darah (sentrifugasi, plasmapheresis). Darah setelah persiapan dikenai sentrifugasi dan dibagi menjadi komponen-komponen (elemen berbentuk plasma +). Bagian cair dari darah yang diperoleh dengan cara ini biasanya dibekukan (fresh frozen plasma) dan untuk menghindari infeksi hepatitis, khususnya hepatitis C, yang memiliki masa inkubasi agak lama, dikirim untuk penyimpanan karantina. Pembekuan media biologis ini pada suhu yang sangat rendah memungkinkan untuk menyimpannya selama satu tahun atau lebih, sehingga nantinya dapat digunakan untuk pembuatan preparat (kriopresipitat, albumin, gamma globulin, fibrinogen, trombin, dll.).

Saat ini, bagian cair darah untuk transfusi semakin disiapkan oleh plasmapheresis, yang paling aman untuk kesehatan pendonor. Elemen yang terbentuk setelah sentrifugasi dikembalikan melalui pemberian intravena, dan protein yang hilang dengan plasma dalam tubuh seseorang yang telah mendonorkan darah dengan cepat diregenerasi, mencapai norma fisiologis, sementara tidak melanggar fungsi tubuh itu sendiri.

Selain plasma beku segar yang ditransfusikan dalam banyak kondisi patologis, plasma imun yang diperoleh setelah imunisasi donor dengan vaksin spesifik, misalnya, toksoid stafilokokus, digunakan sebagai agen terapeutik. Plasma semacam itu, yang memiliki titer antibodi anti-staphylococcal yang tinggi, juga digunakan untuk menyiapkan gamma globulin anti-staphylococcal (human anti-staphylococcal immunoglobulin) - obatnya cukup mahal, karena produksinya (fraksinasi protein) membutuhkan banyak tenaga dan bahan. biaya. Dan bahan bakunya adalah plasma darah diimunisasi donor.

Plasma anti-luka bakar juga merupakan semacam lingkungan kekebalan. Telah lama dicatat bahwa darah orang yang mengalami kengerian seperti itu awalnya membawa sifat beracun, tetapi setelah sebulan, antitoksin (beta dan gamma globulin) yang terbakar mulai terdeteksi di dalamnya, yang dapat membantu "teman dalam kemalangan" di dalamnya. periode akut penyakit luka bakar.

Tentu saja, mendapatkan agen terapeutik semacam itu disertai dengan kesulitan tertentu, terlepas dari kenyataan bahwa selama periode pemulihan, bagian cair darah yang hilang diisi kembali dengan plasma donor, karena tubuh orang yang terbakar mengalami penipisan protein. Namun penyumbang harus dewasa dan sehat, dan plasmanya harus memiliki titer antibodi tertentu (setidaknya 1:16). Aktivitas imun plasma konvalesen bertahan selama sekitar dua tahun, dan satu bulan setelah pemulihan, dapat diambil dari donor konvalesen tanpa kompensasi.

Dari plasma darah donor untuk penderita hemofilia atau kelainan pembekuan lainnya, yang disertai dengan penurunan faktor antihemofilik (FVIII), faktor von Willebrand (VWF) dan fibrinase (faktor XIII, FXIII), agen hemostatik yang disebut kriopresipitat adalah siap. Bahan aktifnya adalah faktor pembekuan VIII.

Video: tentang pengumpulan dan penggunaan plasma darah

Fraksinasi protein plasma pada skala industri

Sementara itu, penggunaan seluruh plasma dalam kondisi modern tidak selalu dibenarkan. Selain itu, baik dari sudut pandang terapeutik dan ekonomi. Masing-masing protein plasma memiliki sifat fisiko-kimiawi dan biologisnya sendiri yang unik. Dan tanpa berpikir memasukkan produk yang begitu berharga kepada seseorang yang membutuhkan protein plasma tertentu, dan tidak semua plasma, tidak masuk akal, selain itu, mahal dalam hal materi. Artinya, dosis yang sama dari bagian darah yang cair, dibagi menjadi beberapa komponen, dapat bermanfaat bagi beberapa pasien, dan bukan satu pasien yang membutuhkan obat terpisah.

Produksi industri obat-obatan diakui di dunia setelah perkembangan ke arah ini oleh para ilmuwan di Universitas Harvard (1943). Fraksinasi protein plasma didasarkan pada metode Kohn, yang intinya adalah pengendapan fraksi protein dengan penambahan bertahap etil alkohol (konsentrasi pada tahap pertama - 8%, pada tahap akhir - 40%) pada suhu rendah (- 3ºС - tahap I, -5ºС - terakhir) . Tentu saja, metode ini telah dimodifikasi beberapa kali, tetapi sekarang (dalam berbagai modifikasi) digunakan untuk mendapatkan produk darah di seluruh planet ini. Ini dia gambaran singkatnya:

• Protein diendapkan pada langkah pertama fibrinogen(endapan I) - produk ini, setelah pemrosesan khusus, akan masuk ke jaringan medis dengan namanya sendiri atau akan dimasukkan dalam set untuk menghentikan pendarahan, yang disebut "Fibrinostat");
• Tahap kedua dari proses ini adalah supernatan II + III ( protrombin, beta dan gamma globulin) - fraksi ini akan digunakan untuk produksi obat yang disebut gamma globulin manusia normal, atau akan dirilis sebagai obat yang disebut gamma globulin antistaphylococcal. Bagaimanapun, dari supernatan yang diperoleh pada tahap kedua, dimungkinkan untuk menyiapkan sediaan yang mengandung sejumlah besar antibodi antimikroba dan antivirus;
• Proses ketiga, keempat diperlukan untuk sampai ke sedimen V ( albumen+ campuran globulin);
• 97 – 100% albumen itu keluar hanya pada tahap akhir, setelah itu akan memakan waktu lama untuk bekerja dengan albumin sampai memasuki institusi medis (5, 10, 20% albumin).

Tapi ini hanya gambaran singkat, produksi seperti itu sebenarnya membutuhkan banyak waktu dan membutuhkan partisipasi banyak personel dengan berbagai tingkat kualifikasi. Pada semua tahap proses, obat paling berharga di masa depan berada di bawah kendali konstan berbagai laboratorium (klinis, bakteriologis, analitik), karena semua parameter produk darah di outlet harus benar-benar mematuhi semua karakteristik media transfusi.

Dengan demikian, plasma, selain menjadi bagian dari darah, memastikan fungsi normal tubuh, juga dapat menjadi kriteria diagnostik penting yang menunjukkan keadaan kesehatan, atau dapat menyelamatkan nyawa orang lain menggunakan sifat uniknya. Dan itu tidak semua tentang plasma darah. Kami tidak mulai memberikan deskripsi lengkap tentang semua protein, elemen makro dan mikronya, untuk menggambarkan fungsinya secara menyeluruh, karena semua jawaban untuk pertanyaan yang tersisa dapat ditemukan di halaman VesselInfo.

Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia

Badan Federal untuk Pendidikan

Universitas Ekonomi Negeri Pasifik

Departemen Fisika

Topik: Plasma - wujud materi keempat

Dilakukan:

Keadaan agregat - keadaan materi yang dicirikan oleh sifat kualitatif tertentu: kemampuan atau ketidakmampuan untuk mempertahankan volume dan bentuk, ada atau tidak adanya keteraturan jarak jauh dan pendek, dan lain-lain. Perubahan keadaan agregasi dapat disertai dengan perubahan energi bebas, entropi, densitas, dan sifat fisik dasar lainnya seperti lompatan.

Diketahui bahwa zat apa pun hanya dapat ada di salah satu dari tiga keadaan: padat, cair atau gas, contoh klasiknya adalah air, yang dapat berbentuk es, cair, dan uap. Namun, ada sangat sedikit zat yang ada dalam keadaan yang dianggap tak terbantahkan dan umum ini, jika kita mengambil seluruh Alam Semesta secara keseluruhan. Mereka hampir tidak melebihi apa yang dalam kimia dianggap sebagai jejak yang dapat diabaikan. Semua materi lain dari Semesta berada dalam apa yang disebut keadaan plasma.

Kata "plasma" (dari bahasa Yunani "plasma" - "dihiasi") di tengah XIX

di. mulai memanggil bagian darah yang tidak berwarna (tanpa tubuh merah dan putih) dan

cairan yang mengisi sel-sel hidup. Pada tahun 1929, fisikawan Amerika Irving Langmuir (1881-1957) dan Levi Tonko (1897-1971) menamakan gas terionisasi dalam tabung pelepasan gas sebagai plasma.

Fisikawan Inggris William Crookes (1832-1919), yang mempelajari listrik

debit dalam tabung dengan udara yang dijernihkan, menulis: “Fenomena di dievakuasi

tabung membuka dunia baru untuk ilmu fisika di mana materi bisa eksis dalam keadaan keempat.”

Tergantung pada suhu, zat apa pun berubah

kondisi. Jadi, air pada suhu negatif (Celcius) berada dalam keadaan padat, berkisar antara 0 hingga 100 " C - dalam keadaan cair, di atas 100 ° C - dalam keadaan gas. Jika suhu terus naik, atom dan molekul mulai kehilangan elektron mereka - mereka terionisasi dan gas berubah menjadi plasma.Pada suhu di atas 1000000 ° C, plasma benar-benar terionisasi - itu hanya terdiri dari elektron dan ion positif.Plasma adalah keadaan materi yang paling umum di alam, itu menyumbang untuk sekitar 99% dari massa alam semesta.Matahari, sebagian besar bintang, nebula adalah plasma terionisasi penuh Bagian luar atmosfer bumi (ionosfer) juga plasma.

Bahkan lebih tinggi adalah sabuk radiasi yang mengandung plasma.

Aurora, kilat, termasuk bola, adalah berbagai jenis plasma yang dapat diamati dalam kondisi alami di Bumi. Dan hanya sebagian kecil dari Semesta yang terdiri dari materi dalam keadaan padat - planet, asteroid, dan nebula debu.

Plasma dalam fisika dipahami sebagai gas yang terdiri dari

partikel bermuatan dan netral, di mana total muatan listrik adalah nol, t. kondisi quasi-netralitas terpenuhi (oleh karena itu, misalnya, seberkas elektron yang terbang dalam ruang hampa bukanlah plasma: ia membawa muatan negatif).

1.1. Bentuk plasma yang paling khas

Bentuk plasma yang paling khas
Plasma yang dibuat secara artifisial Panel plasma (TV, monitor) Zat di dalam lampu fluoresen (termasuk compact) dan lampu neon Mesin roket plasma Korona pelepasan gas dari generator ozon Penelitian fusi termonuklir terkendali Busur listrik dalam lampu busur dan dalam pengelasan busur Lampu plasma (lihat gambar) Pelepasan busur dari trafo Tesla Dampak pada materi oleh radiasi laser Bola bercahaya dari ledakan nuklir	Plasma alami terestrial Api Petir Api Ionosfer Saint Elmo (plasma suhu rendah)	Ruang angkasa dan astrofisika plasma Matahari dan bintang lainnya (yang ada karena reaksi termonuklir) Angin surya Luar angkasa (ruang antara planet, bintang, dan galaksi) Nebula antarbintang

Sifat dan parameter plasma

Plasma memiliki sifat-sifat berikut:

Kepadatan yang cukup: Partikel bermuatan harus cukup dekat satu sama lain sehingga masing-masing berinteraksi dengan seluruh sistem partikel bermuatan yang berjarak dekat. Kondisi dianggap terpenuhi jika jumlah partikel bermuatan dalam lingkup pengaruh (bola dengan radius Debye) cukup untuk terjadinya efek kolektif (manifestasi seperti itu adalah sifat khas plasma). Secara matematis, kondisi ini dapat dinyatakan sebagai berikut:

, dimana adalah konsentrasi partikel bermuatan.

Prioritas interaksi internal: radius penyaringan Debye harus kecil dibandingkan dengan ukuran karakteristik plasma. Kriteria ini berarti bahwa interaksi yang terjadi di dalam plasma lebih signifikan daripada efek pada permukaannya, yang dapat diabaikan. Jika kondisi ini terpenuhi, plasma dapat dianggap quasi-netral. Secara matematis, terlihat seperti ini:

Frekuensi plasma: Waktu rata-rata antara tumbukan partikel harus besar dibandingkan dengan periode osilasi plasma. Osilasi ini disebabkan oleh aksi medan listrik pada muatan, yang muncul karena pelanggaran quasi-netralitas plasma. Bidang ini berusaha mengembalikan keseimbangan yang terganggu. Kembali ke posisi keseimbangan, muatan melewati posisi ini dengan inersia, yang sekali lagi mengarah pada munculnya medan kembali yang kuat, getaran mekanis yang khas terjadi. Ketika kondisi ini terpenuhi, sifat elektrodinamik plasma lebih unggul daripada sifat kinetik molekuler. Dalam bahasa matematika, kondisi ini berbentuk:

2.1. Klasifikasi

Plasma biasanya dibagi menjadi ideal dan non-ideal, suhu rendah dan suhu tinggi, keseimbangan dan non-ekuilibrium, sementara cukup sering plasma dingin adalah non-ekuilibrium, dan plasma panas adalah keseimbangan.

2.2. Suhu

Ketika membaca literatur sains populer, pembaca sering melihat suhu plasma dalam orde puluhan, ratusan ribu, atau bahkan jutaan °C atau K. Untuk menggambarkan plasma dalam fisika, akan lebih mudah untuk mengukur suhu bukan dalam °C, tetapi dalam satuan energi karakteristik gerakan partikel, misalnya, dalam elektron volt (eV). Untuk mengubah suhu ke eV, Anda dapat menggunakan hubungan berikut: 1 eV = 11600 K (Kelvin). Dengan demikian, menjadi jelas bahwa suhu "puluhan ribu ° C" cukup mudah dicapai.

Dalam plasma nonequilibrium, suhu elektron secara substansial melebihi suhu ion. Hal ini disebabkan perbedaan massa ion dan elektron, yang menghambat proses pertukaran energi. Situasi ini terjadi pada pelepasan gas, ketika ion memiliki suhu sekitar ratusan, dan elektron sekitar puluhan ribu K.

Dalam plasma kesetimbangan, kedua suhu adalah sama. Karena proses ionisasi memerlukan suhu yang sebanding dengan potensial ionisasi, plasma kesetimbangan biasanya panas (dengan suhu lebih besar dari beberapa ribu K).

Konsep plasma suhu tinggi biasanya digunakan untuk plasma fusi, yang membutuhkan suhu dalam jutaan K.

2.3. Derajat ionisasi

Agar gas masuk ke keadaan plasma, ia harus terionisasi. Derajat ionisasi sebanding dengan jumlah atom yang menyumbangkan atau menyerap elektron, dan yang terpenting tergantung pada suhu. Bahkan gas terionisasi lemah, di mana kurang dari 1% partikel berada dalam keadaan terionisasi, dapat menunjukkan beberapa sifat plasma yang khas (interaksi dengan medan elektromagnetik eksternal dan konduktivitas listrik yang tinggi). Derajat ionisasi didefinisikan sebagai = ni/(ni + na), di mana ni adalah konsentrasi ion dan na adalah konsentrasi atom netral. Konsentrasi elektron bebas dalam plasma tak bermuatan ne ditentukan oleh hubungan yang jelas: ne= nih, dimana - nilai rata-rata muatan ion plasma.

Plasma suhu rendah ditandai dengan tingkat ionisasi yang rendah (hingga 1%). Karena plasma semacam itu cukup sering digunakan dalam proses teknologi, mereka kadang-kadang disebut plasma teknologi. Paling sering, mereka dibuat menggunakan medan listrik yang mempercepat elektron, yang pada gilirannya mengionisasi atom. Medan listrik dimasukkan ke dalam gas dengan kopling induktif atau kapasitif (lihat plasma yang digabungkan secara induktif). Aplikasi khas plasma suhu rendah termasuk modifikasi permukaan plasma (film berlian, nitridasi logam, modifikasi keterbasahan), etsa permukaan plasma (industri semikonduktor), pemurnian gas dan cairan (ozonasi air dan pembakaran jelaga di mesin diesel).