Мэдээ - Био эмийн исгэх үйл явц дахь ууссан хүчилтөрөгчийн түвшинг хянах

Ууссан хүчилтөрөгч гэж юу вэ?

Ууссан хүчилтөрөгч (DO) нь молекулын хүчилтөрөгчийг (O_₂) усанд ууссан байна. Энэ нь усны молекулд агуулагдах хүчилтөрөгчийн атомуудаас ялгаатай (H_₂O), агаар мандлаас гаралтай эсвэл усны ургамлын фотосинтезээр үүсгэгддэг бие даасан хүчилтөрөгчийн молекул хэлбэрээр усанд оршдог. DO-ийн концентрацид температур, давсжилт, усны урсгал, биологийн идэвхжил зэрэг янз бүрийн хүчин зүйл нөлөөлдөг. Иймээс энэ нь усны орчны эрүүл мэнд, бохирдлын байдлыг үнэлэх чухал үзүүлэлт болдог.

Ууссан хүчилтөрөгч нь бичил биетний бодисын солилцоог идэвхжүүлж, эсийн амьсгал, өсөлт, бодисын солилцооны бүтээгдэхүүний биосинтезд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч ууссан хүчилтөрөгчийн түвшин өндөр байх нь үргэлж ашигтай байдаггүй. Илүүдэл хүчилтөрөгч нь хуримтлагдсан бүтээгдэхүүний цаашдын метаболизмд хүргэж, хорт урвал үүсгэж болзошгүй. DO-ийн оновчтой түвшин нь янз бүрийн бактерийн төрлүүдэд өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, пенициллиний биосинтезийн үед DO ихэвчлэн ойролцоогоор 30% агаарын ханалтад хадгалагддаг. Хэрэв DO тэг болж буурч, таван минутын турш энэ түвшинд байвал бүтээгдэхүүн үүсэх нь мэдэгдэхүйц муудаж болно. Хэрэв энэ байдал 20 минутын турш үргэлжилбэл эргэлт буцалтгүй гэмтэл гарч болзошгүй.

Одоогийн байдлаар хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг DO мэдрэгч нь ууссан хүчилтөрөгчийн үнэмлэхүй концентрацийг бус зөвхөн харьцангуй агаарын ханалтыг хэмжих боломжтой. Өсгөвөрлөгчийг ариутгасны дараа мэдрэгчийн заалт тогтворжих хүртэл агааржуулж, хутгана, энэ үед агаарын ханалт 100% байна. Исгэх үйл явцын дараагийн хэмжилтүүд нь энэ лавлагаанд үндэслэсэн болно. Үнэмлэхүй DO утгыг стандарт мэдрэгч ашиглан тодорхойлох боломжгүй бөгөөд полярографи гэх мэт илүү дэвшилтэт арга техникийг шаарддаг. Гэсэн хэдий ч агаарын ханалтын хэмжилт нь исгэх үйл явцыг хянах, хянахад хангалттай байдаг.

Исгэгч дотор DO түвшин өөр өөр бүс нутагт өөр өөр байж болно. Тогтвортой уншилтыг нэг цэгт олж авсан ч тодорхой соёлын хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлд хэлбэлзэл үүсч болно. Том исгэгчид DO-ийн түвшинд орон зайн илүү их өөрчлөлтийг харуулах хандлагатай байдаг бөгөөд энэ нь бичил биетний өсөлт, бүтээмжид ихээхэн нөлөөлдөг. Туршилтын нотолгооноос үзэхэд DO-ийн дундаж түвшин 30% байж болох ч хэлбэлзэлтэй нөхцөлд исгэх гүйцэтгэл нь тогтвортой нөхцөлтэй харьцуулахад мэдэгдэхүйц доогуур байгааг харуулж байна. Тиймээс исгэгчдийн цар хүрээг нэмэгдүүлэхэд геометрийн болон хүч чадлын ижил төстэй байдлыг харгалзан үзэхээс гадна орон зайн ДО-ын өөрчлөлтийг багасгах нь судалгааны гол зорилго хэвээр байна.

Био эмийн исгэх явцад ууссан хүчилтөрөгчийн хяналт яагаад зайлшгүй шаардлагатай вэ?

1. Бичил биетэн эсвэл эсийн өсөлтийн оновчтой орчинг хадгалах
Үйлдвэрийн исгэх нь ихэвчлэн гэдэсний савханцар, мөөгөнцөр зэрэг аэробик бичил биетүүд эсвэл Хятадын шишүүхэй өндгөвчний (CHO) эсүүд зэрэг хөхтөн амьтдын эсүүдийг агуулдаг. Эдгээр эсүүд нь исгэх системд "ажилчид" үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд амьсгалах, бодисын солилцооны үйл ажиллагаанд хүчилтөрөгч шаарддаг. Хүчилтөрөгч нь аэробик амьсгалын электрон хүлээн авагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь ATP хэлбэрээр энерги үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Хүчилтөрөгчийн хангалтгүй хангамж нь эсийн амьсгал боогдох, өсөлт зогсох, эсхүл үхэлд хүргэж, улмаар исгэх үйл ажиллагааг алдагдуулдаг. DO-ийн түвшинг хянах нь хүчилтөрөгчийн концентраци нь эсийн тогтвортой өсөлт, амьдрах чадварыг оновчтой хэмжээнд байлгах боломжийг олгодог.

2. Зорилтот бүтээгдэхүүний үр дүнтэй нийлэгжилтийг хангах
Биофармацын исгэх зорилго нь зөвхөн эсийн өсөлтийг дэмжих бус харин инсулин, моноклон эсрэгбие, вакцин, фермент зэрэг хүссэн зорилтот бүтээгдэхүүний үр дүнтэй нийлэгжилтийг дэмжих явдал юм. Эдгээр биосинтетик замууд нь ихэвчлэн аэробик амьсгалаас үүдэлтэй их хэмжээний эрчим хүчний орцыг шаарддаг. Нэмж дурдахад, бүтээгдэхүүний нийлэгжилтэнд оролцдог олон ферментийн системүүд хүчилтөрөгчөөс шууд хамаардаг. Хүчилтөрөгчийн дутагдал нь эдгээр замын үр ашгийг тасалдуулж эсвэл бууруулдаг.

Түүнчлэн, DO түвшин нь зохицуулалтын дохио болдог. Хэт их ба бага DO концентраци нь дараахь зүйлийг агуулж болно.
- Эсийн бодисын солилцооны замыг өөрчлөх, жишээлбэл, аэробик амьсгалаас үр ашиг багатай агааргүй исгэх рүү шилжих.
- Эсийн стрессийн хариу урвалыг өдөөж, хүсээгүй дагалдах бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хүргэдэг.
- Экзоген уургийн экспрессийн түвшинд нөлөөлнө.

Исгэлтийн янз бүрийн үе шатанд DO-ийн түвшинг нарийн хянаснаар эсийн бодисын солилцоог зорилтот бүтээгдэхүүний хамгийн дээд синтез рүү чиглүүлж, улмаар өндөр нягтралтай, өндөр бүтээмжтэй исгэх үйл явцыг бий болгох боломжтой.

Био эмийн усны урсгалын графикийн танилцуулга

3. Хүчилтөрөгчийн дутагдал, илүүдэл үүсэхээс сэргийлнэ
Хүчилтөрөгчийн дутагдал (гипокси) нь ноцтой үр дагаварт хүргэж болзошгүй:
- Эсийн өсөлт, бүтээгдэхүүний нийлэгжилт зогсдог.
- Метаболизм нь агааргүй замд шилжсэнээр сүүн хүчил, цууны хүчил зэрэг органик хүчлүүд хуримтлагдан өсгөвөрлөх орчны рН-ийг бууруулж, эсийг хордуулдаг.
- Удаан үргэлжилсэн гипокси нь нөхөн сэргээгдэх боломжгүй гэмтэл үүсгэдэг бөгөөд хүчилтөрөгчийн хангамж сэргэсэн ч нөхөн сэргэлт нь бүрэн гүйцэд байдаггүй.

Илүүдэл хүчилтөрөгч (хэт ханасан) нь дараахь эрсдэлийг үүсгэдэг.
- Энэ нь исэлдэлтийн стрессийг өдөөж, эсийн мембран, биомолекулуудыг гэмтээдэг реактив хүчилтөрөгчийн төрлүүд (ROS) үүсэхэд хүргэдэг.
- Хэт их агааржуулах, хутгах нь эрчим хүчний хэрэглээ болон ашиглалтын зардлыг нэмэгдүүлж, шаардлагагүй нөөцийг үрэхэд хүргэдэг.

4. Бодит цагийн хяналт, санал хүсэлтийн хяналтын чухал параметр болгон

DO нь исгэх системийн дотоод нөхцөлийг тусгасан бодит цагийн, тасралтгүй, цогц үзүүлэлт юм. DO-ийн түвшний өөрчлөлт нь янз бүрийн физиологийн болон үйл ажиллагааны төлөв байдлыг мэдрэмтгий байдлаар илэрхийлж болно.
- Эсийн хурдацтай өсөлт нь хүчилтөрөгчийн хэрэглээг нэмэгдүүлж, DO-ийн хэмжээг бууруулдаг.
- Субстратын хомсдол буюу дарангуйлал нь бодисын солилцоог удаашруулж, хүчилтөрөгчийн хэрэглээг бууруулж, DO-ийн түвшинг нэмэгдүүлдэг.
- Гадны бичил биетний бохирдол нь хүчилтөрөгчийн хэрэглээний хэв маягийг өөрчилдөг бөгөөд энэ нь ХО-ийн хэвийн бус хэлбэлзэлд хүргэж, эрт сэрэмжлүүлэх дохио болдог.
- Хутгуурын эвдрэл, агааржуулалтын хоолой бөглөрөх, шүүлтүүрийн бохирдол зэрэг тоног төхөөрөмжийн эвдрэл нь ХБ-ны хэвийн бус үйлдлийг үүсгэж болно.

Бодит цагийн DO хяналтыг автоматжуулсан санал хүсэлтийн хяналтын системд нэгтгэснээр дараах параметрүүдийг динамик тохируулга хийх замаар DO түвшинг нарийн зохицуулах боломжтой болно.
- Хутгах хурд: Хурдыг нэмэгдүүлэх нь бөмбөлгийг задлах замаар хий-шингэн холбоог сайжруулж, хүчилтөрөгч дамжуулах үр ашгийг дээшлүүлнэ. Энэ бол хамгийн түгээмэл бөгөөд үр дүнтэй арга юм.
- Агааржуулалтын хурд: Оролтын хийн урсгалын хурд эсвэл найрлагыг тохируулах (жишээлбэл, агаар эсвэл цэвэр хүчилтөрөгчийн эзлэх хувийг нэмэгдүүлэх).
- Савны даралт: Даралтыг нэмэгдүүлэх нь хүчилтөрөгчийн хэсэгчилсэн даралтыг нэмэгдүүлж, уусах чадварыг нэмэгдүүлдэг.
- Температур: Температурыг бууруулах нь өсгөвөрлөх орчин дахь хүчилтөрөгчийн уусалтыг нэмэгдүүлдэг.

Биологийн исгэх үйл явцыг онлайнаар хянах BOQU-ийн бүтээгдэхүүний зөвлөмжүүд: