පුවත් - ජෛව ඖෂධ පැසවීම ක්‍රියාවලියේදී ද්‍රාවිත ඔක්සිජන් මට්ටම් නිරීක්ෂණය කිරීම

ද්‍රාවිත ඔක්සිජන් යනු කුමක්ද?

ද්‍රාවිත ඔක්සිජන් (DO) යනු අණුක ඔක්සිජන් (O) යන්නයි._�) ජලයේ දිය වී ඇත. එය ජල අණු වල ඇති ඔක්සිජන් පරමාණු වලින් වෙනස් වේ (H_�O), එය වායුගෝලයෙන් ආරම්භ වන හෝ ජලජ ශාක මගින් ප්‍රභාසංස්ලේෂණය හරහා ජනනය වන ස්වාධීන ඔක්සිජන් අණු ආකාරයෙන් ජලයේ පවතින බැවින්. DO සාන්ද්‍රණය උෂ්ණත්වය, ලවණතාව, ජල ප්‍රවාහය සහ ජීව විද්‍යාත්මක ක්‍රියාකාරකම් ඇතුළු විවිධ සාධක මගින් බලපායි. එබැවින්, එය ජලජ පරිසරවල සෞඛ්‍ය සහ දූෂණ තත්ත්වය තක්සේරු කිරීම සඳහා තීරණාත්මක දර්ශකයක් ලෙස සේවය කරයි.

ද්‍රාවිත ඔක්සිජන් ක්ෂුද්‍රජීවී පරිවෘත්තීය ක්‍රියාවලිය ප්‍රවර්ධනය කිරීම, සෛලීය ශ්වසනය, වර්ධනය සහ පරිවෘත්තීය නිෂ්පාදනවල ජෛව සංස්ලේෂණයට බලපෑම් කිරීම සඳහා වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. කෙසේ වෙතත්, ද්‍රාවිත ඔක්සිජන් ඉහළ මට්ටම් සැමවිටම ප්‍රයෝජනවත් නොවේ. අතිරික්ත ඔක්සිජන් සමුච්චිත නිෂ්පාදන තවදුරටත් පරිවෘත්තීය ක්‍රියාවලියට හේතු විය හැකි අතර විෂ සහිත ප්‍රතික්‍රියා ඇති කළ හැකිය. විවිධ බැක්ටීරියා විශේෂ අතර ප්‍රශස්ත DO මට්ටම් වෙනස් වේ. නිදසුනක් වශයෙන්, පෙනිසිලින් ජෛව සංස්ලේෂණය අතරතුර, DO සාමාන්‍යයෙන් වායු සන්තෘප්තිය ආසන්න වශයෙන් 30% කින් පවත්වා ගනී. DO ශුන්‍යයට පහත වැටී මිනිත්තු පහක් එම මට්ටමේ පවතී නම්, නිෂ්පාදන සෑදීම සැලකිය යුතු ලෙස අඩාල විය හැකිය. මෙම තත්ත්වය මිනිත්තු 20 ක් පැවතුනහොත්, ආපසු හැරවිය නොහැකි හානියක් සිදුවිය හැකිය.

වර්තමානයේ බහුලව භාවිතා වන DO සංවේදක මගින් ද්‍රාවිත ඔක්සිජන් වල නිරපේක්ෂ සාන්ද්‍රණය වෙනුවට සාපේක්ෂ වායු සන්තෘප්තිය පමණක් මැනිය හැකිය. සංස්කෘතික මාධ්‍යය විෂබීජහරණය කිරීමෙන් පසු, සංවේදක කියවීම ස්ථාවර වන තෙක් වාතනය සහ කලවම් කිරීම සිදු කරනු ලැබේ, එම අවස්ථාවේදී අගය 100% වායු සන්තෘප්තියට සකසා ඇත. පැසවීමේ ක්‍රියාවලියේදී පසුකාලීන මිනුම් මෙම යොමුව මත පදනම් වේ. සම්මත සංවේදක භාවිතයෙන් නිරපේක්ෂ DO අගයන් තීරණය කළ නොහැකි අතර ධ්‍රැවීය විද්‍යාව වැනි වඩාත් දියුණු ශිල්පීය ක්‍රම අවශ්‍ය වේ. කෙසේ වෙතත්, පැසවීමේ ක්‍රියාවලීන් නිරීක්ෂණය කිරීම සහ පාලනය කිරීම සඳහා වායු සන්තෘප්ත මිනුම් සාමාන්‍යයෙන් ප්‍රමාණවත් වේ.

පැසවීමක යන්ත්‍රයක් තුළ, DO මට්ටම් විවිධ කලාප හරහා වෙනස් විය හැකිය. එක් අවස්ථාවකදී ස්ථාවර කියවීමක් ලබා ගත් විට පවා, ඇතැම් සංස්කෘතික මාධ්‍යවල උච්චාවචනයන් තවමත් සිදුවිය හැකිය. විශාල පැසවීමක යන්ත්‍ර DO මට්ටම්වල වැඩි අවකාශීය වෙනස්කම් පෙන්නුම් කරන අතර එය ක්ෂුද්‍රජීවී වර්ධනයට සහ ඵලදායිතාවයට සැලකිය යුතු ලෙස බලපෑ හැකිය. සාමාන්‍ය DO මට්ටම 30% ක් විය හැකි වුවද, උච්චාවචනය වන තත්වයන් යටතේ පැසවීමේ කාර්ය සාධනය ස්ථාවර තත්වයන් යටතේ වඩා සැලකිය යුතු ලෙස අඩු බව පර්යේෂණාත්මක සාක්ෂි පෙන්වා දී ඇත. එබැවින්, පැසවීමක පරිමාණය වැඩි කිරීමේදී - ජ්‍යාමිතික සහ බල සමානකම් සලකා බැලීමෙන් ඔබ්බට - අවකාශීය DO වෙනස්කම් අවම කිරීම ප්‍රධාන පර්යේෂණ අරමුණක් ලෙස පවතී.

ජෛව ඖෂධ පැසවීමේදී ද්‍රාවිත ඔක්සිජන් නිරීක්ෂණය අත්‍යවශ්‍ය වන්නේ ඇයි?

1. ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් හෝ සෛල සඳහා ප්‍රශස්ත වර්ධන පරිසරයක් පවත්වා ගැනීම
කාර්මික පැසවීම සාමාන්‍යයෙන් Escherichia coli සහ යීස්ට් වැනි වායුගෝලීය ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් හෝ චීන හැම්ස්ටර් ඩිම්බකෝෂ (CHO) සෛල වැනි ක්ෂීරපායී සෛල වලට සම්බන්ධ වේ. මෙම සෛල පැසවීම පද්ධතිය තුළ "වැඩකරුවන්" ලෙස ක්‍රියා කරන අතර, ශ්වසනය සහ පරිවෘත්තීය ක්‍රියාකාරකම් සඳහා ඔක්සිජන් අවශ්‍ය වේ. ඔක්සිජන් වායුගෝලීය ශ්වසනයේදී පර්යන්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහකය ලෙස ක්‍රියා කරන අතර එමඟින් ATP ආකාරයෙන් ශක්තිය නිපදවීමට හැකියාව ලැබේ. ප්‍රමාණවත් ඔක්සිජන් සැපයුමක් නොමැතිකම සෛලීය හුස්ම හිරවීම, වර්ධනය නැවැත්වීම හෝ සෛල මරණයට පවා හේතු විය හැකි අතර, අවසානයේ පැසවීම අසාර්ථක වීමට හේතු වේ. DO මට්ටම් නිරීක්ෂණය කිරීම ඔක්සිජන් සාන්ද්‍රණය තිරසාර සෛල වර්ධනය සහ ශක්‍යතාව සඳහා ප්‍රශස්ත පරාසය තුළ පවතින බව සහතික කරයි.

2. ඉලක්කගත නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමව සංස්ලේෂණය කිරීම සහතික කිරීම
ජෛව ඖෂධ පැසවීමෙහි අරමුණ සෛල ප්‍රගුණනය ප්‍රවර්ධනය කිරීම පමණක් නොව, ඉන්සියුලින්, මොනොක්ලෝනල් ප්‍රතිදේහ, එන්නත් සහ එන්සයිම වැනි අපේක්ෂිත ඉලක්කගත නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමව සංස්ලේෂණය කිරීම පහසු කිරීමයි. මෙම ජෛව සංස්ලේෂණ මාර්ග බොහෝ විට සැලකිය යුතු ශක්ති ආදානයක් අවශ්‍ය වන අතර එය ප්‍රධාන වශයෙන් වායුගෝලීය ශ්වසනයෙන් ලබා ගනී. අතිරේකව, නිෂ්පාදන සංස්ලේෂණයට සම්බන්ධ බොහෝ එන්සයිම පද්ධති සෘජුවම ඔක්සිජන් මත රඳා පවතී. ඔක්සිජන් ඌනතාවය මෙම මාර්ගවල කාර්යක්ෂමතාව කඩාකප්පල් කිරීමට හෝ අඩු කිරීමට හේතු විය හැක.

එපමණක් නොව, DO මට්ටම් නියාමන සංඥාවක් ලෙස ක්‍රියා කරයි. අධික ලෙස ඉහළ සහ අඩු DO සාන්ද්‍රණයන් දෙකම:
- සෛලීය පරිවෘත්තීය මාර්ග වෙනස් කිරීම, උදාහරණයක් ලෙස, වායුගෝලීය ශ්වසනයෙන් අඩු කාර්යක්ෂම නිර්වායු පැසවීමකට මාරු වීම.
- සෛලීය ආතති ප්‍රතිචාර අවුලුවාලීම, අනවශ්‍ය අතුරු නිෂ්පාදන නිපදවීමට මග පාදයි.
- බාහිර ප්‍රෝටීන වල ප්‍රකාශන මට්ටම් කෙරෙහි බලපෑම් කරයි.

පැසවීමේ විවිධ අවස්ථා වලදී DO මට්ටම් නිවැරදිව පාලනය කිරීමෙන්, සෛලීය පරිවෘත්තීය ක්‍රියාවලිය උපරිම ඉලක්කගත නිෂ්පාදන සංස්ලේෂණය කරා මෙහෙයවීමට හැකි වන අතර එමඟින් ඉහළ ඝනත්වයක් සහ ඉහළ අස්වැන්නක් සහිත පැසවීමක් ලබා ගත හැකිය.

3. ඔක්සිජන් ඌනතාවය හෝ අතිරික්තය වැළැක්වීම සඳහා
ඔක්සිජන් ඌනතාවය (හයිපොක්සියා) දරුණු ප්‍රතිවිපාක ඇති කළ හැකිය:
- සෛල වර්ධනය සහ නිෂ්පාදන සංස්ලේෂණය නතර වේ.
- පරිවෘත්තීය ක්‍රියාවලිය නිර්වායු මාර්ගවලට මාරු වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැක්ටික් අම්ලය සහ ඇසිටික් අම්ලය වැනි කාබනික අම්ල සමුච්චය වන අතර එමඟින් වගා මාධ්‍යයේ pH අගය අඩු වන අතර සෛල විෂ විය හැක.
- දිගුකාලීන හයිපොක්සියාව ආපසු හැරවිය නොහැකි හානියක් ඇති කළ හැකි අතර, ඔක්සිජන් සැපයුම යථා තත්ත්වයට පත් කිරීමෙන් පසුව පවා සුවය ලැබීම අසම්පූර්ණ වේ.

අතිරික්ත ඔක්සිජන් (අධි සන්තෘප්තිය) ද අවදානම් ඇති කරයි:
- එය ඔක්සිකාරක ආතතිය ඇති කළ හැකි අතර සෛල පටල හා ජෛව අණු වලට හානි කරන ප්‍රතික්‍රියාශීලී ඔක්සිජන් විශේෂ (ROS) ඇති කරයි.
- අධික වාතනය සහ කැළඹීම බලශක්ති පරිභෝජනය සහ මෙහෙයුම් පිරිවැය වැඩි කරන අතර එමඟින් අනවශ්‍ය සම්පත් නාස්තියක් සිදු වේ.

4. තත්‍ය කාලීන අධීක්ෂණය සහ ප්‍රතිපෝෂණ පාලනය සඳහා තීරණාත්මක පරාමිතියක් ලෙස

DO යනු පැසවීමේ පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර තත්ත්වයන් පිළිබිඹු කරන තත්‍ය කාලීන, අඛණ්ඩ සහ පුළුල් පරාමිතියකි. DO මට්ටම්වල වෙනස්කම් සංවේදීව විවිධ කායික හා ක්‍රියාකාරී තත්වයන් පෙන්නුම් කළ හැකිය:
- වේගවත් සෛල වර්ධනය ඔක්සිජන් පරිභෝජනය වැඩි කරන අතර එමඟින් DO මට්ටම් පහත වැටේ.
- උපස්ථර ක්ෂය වීම හෝ නිෂේධනය පරිවෘත්තීය ක්‍රියාවලිය මන්දගාමී කරයි, ඔක්සිජන් පරිභෝජනය අඩු කර DO මට්ටම් ඉහළ යාමට හේතු වේ.
- විදේශීය ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් මගින් දූෂණය වීම ඔක්සිජන් පරිභෝජන රටාව වෙනස් කරන අතර, අසාමාන්‍ය DO උච්චාවචනයන්ට තුඩු දෙන අතර පූර්ව අනතුරු ඇඟවීමේ සංඥාවක් ලෙස ක්‍රියා කරයි.
- කලවම් යන්ත්‍රය ක්‍රියා විරහිත වීම, වාතාශ්‍රය නල අවහිර වීම හෝ පෙරහන් අපිරිසිදු වීම වැනි උපකරණ අක්‍රමිකතා ද අසාමාන්‍ය DO හැසිරීම් වලට හේතු විය හැක.

තත්‍ය කාලීන DO අධීක්ෂණය ස්වයංක්‍රීය ප්‍රතිපෝෂණ පාලන පද්ධතියකට ඒකාබද්ධ කිරීමෙන්, පහත පරාමිතීන්හි ගතික ගැලපීම් හරහා DO මට්ටම් නිරවද්‍ය ලෙස නියාමනය කළ හැකිය:
- ඇවිස්සීමේ වේගය: වේගය වැඩි කිරීමෙන් බුබුලු බිඳ දැමීමෙන් වායු-ද්‍රව සම්බන්ධතාවය වැඩි දියුණු වන අතර එමඟින් ඔක්සිජන් හුවමාරු කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු වේ. මෙය බහුලව භාවිතා වන සහ ඵලදායී ක්‍රමයයි.
- වාතනය අනුපාතය: ආදාන වායුවේ ප්‍රවාහ අනුපාතය හෝ සංයුතිය සකස් කිරීම (උදා: වාතයේ හෝ පිරිසිදු ඔක්සිජන් අනුපාතය වැඩි කිරීම).
- ටැංකි පීඩනය: පීඩනය ඉහළ නැංවීම ඔක්සිජන් අර්ධ පීඩනය වැඩි කරන අතර එමඟින් ද්‍රාව්‍යතාව වැඩි කරයි.
- උෂ්ණත්වය: උෂ්ණත්වය අඩු කිරීමෙන් වගා මාධ්‍යයේ ඔක්සිජන් ද්‍රාව්‍යතාව වැඩි වේ.

ජීව විද්‍යාත්මක පැසවීම මාර්ගගතව නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා BOQU හි නිෂ්පාදන නිර්දේශ: