ዜና - በባዮ ፋርማሲዩቲካል ማፍላት ሂደት ውስጥ የተሟሟ የኦክስጅን መጠን ክትትል

የተሟሟ ኦክስጅን ምንድን ነው?

የተሟሟ ኦክስጅን (DO) የሚያመለክተው ሞለኪውላዊ ኦክስጅንን (O2) ነው_₂) በውሃ ውስጥ የሚሟሟ። በውሃ ሞለኪውሎች ውስጥ ከሚገኙት የኦክስጅን አቶሞች ይለያል (ኤች_₂ኦ)፣ በውሃ ውስጥ እንደ ገለልተኛ የኦክስጅን ሞለኪውሎች መልክ ስለሚገኝ፣ ከከባቢ አየር የሚመነጩ ወይም በውሃ ውስጥ ባሉ ተክሎች ፎቶሲንተሲስ የሚፈጠሩ። የDO ክምችት በተለያዩ ምክንያቶች ተጽዕኖ ይደረግበታል፣ የሙቀት መጠን፣ የጨው መጠን፣ የውሃ ፍሰት እና ባዮሎጂካል እንቅስቃሴዎችን ጨምሮ። በዚህም ምክንያት፣ የውሃ ውስጥ አካባቢዎችን ጤና እና የብክለት ሁኔታ ለመገምገም ወሳኝ አመላካች ሆኖ ያገለግላል።

የተሟጠጠ ኦክስጅን የማይክሮባላዊ ሜታቦሊዝምን በማበረታታት፣ የሴሉላር መተንፈስን፣ እድገትን እና የሜታቦሊክ ምርቶችን ባዮሲንተሲስ ላይ ተጽዕኖ በማሳደር ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታል። ሆኖም ግን፣ ከፍተኛ የሟሟ ኦክስጅን መጠን ሁልጊዜ ጠቃሚ አይደለም። ከመጠን በላይ ኦክስጅን የተከማቹ ምርቶችን ተጨማሪ ሜታቦሊዝም ሊያስከትል እና መርዛማ ግብረመልሶችን ሊያስከትል ይችላል። በተለያዩ የባክቴሪያ ዝርያዎች መካከል ያለው ምርጥ የDO መጠን ይለያያል። ለምሳሌ፣ በፔኒሲሊን ባዮሲንተሲስ ወቅት፣ DO በተለምዶ በግምት 30% የአየር ሙሌት ይጠበቃል። DO ወደ ዜሮ ዝቅ ብሎ ለአምስት ደቂቃዎች በዚያ ደረጃ ከቀጠለ፣ የምርት ምስረታ በከፍተኛ ሁኔታ ሊጎዳ ይችላል። ይህ ሁኔታ ለ20 ደቂቃዎች ከቀጠለ፣ የማይቀለበስ ጉዳት ሊከሰት ይችላል።

በአሁኑ ጊዜ በብዛት ጥቅም ላይ የዋሉት የDO ዳሳሾች የሚለኩት የሟሟ ኦክስጅን ፍፁም ክምችትን ሳይሆን አንጻራዊ የአየር ሙሌትን ብቻ ነው። የባህል መካከለኛውን ማምከን ከተደረገ በኋላ፣ የዳሳሹ ንባብ እስኪረጋጋ ድረስ አየር ማናፈሻ እና ማነቃቂያ ይከናወናል፣ በዚህ ጊዜ እሴቱ ወደ 100% የአየር ሙሌት ይቀናበራል። በማፍላት ሂደት ውስጥ ቀጣይ መለኪያዎች በዚህ ማጣቀሻ ላይ የተመሰረቱ ናቸው። ፍፁም የDO እሴቶች በመደበኛ ዳሳሾች ሊወሰኑ አይችሉም እና እንደ ፖላሮግራፊ ያሉ የበለጠ የላቁ ቴክኒኮችን ይፈልጋሉ። ሆኖም፣ የአየር ሙሌት መለኪያዎች በአጠቃላይ የመፍላት ሂደቶችን ለመከታተል እና ለመቆጣጠር በቂ ናቸው።

በአንድ የማብሰያ ማሽን ውስጥ፣ የDO ደረጃዎች በተለያዩ ክልሎች ሊለያዩ ይችላሉ። በአንድ ወቅት የተረጋጋ ንባብ ቢገኝም እንኳ፣ በአንዳንድ የባህል ሚዲያዎች ውስጥ መለዋወጥ አሁንም ሊከሰት ይችላል። ትላልቅ የማብሰያ ማሽኖች በDO ደረጃዎች ላይ ከፍተኛ የቦታ ልዩነቶችን ያሳያሉ፣ ይህም የማይክሮባላዊ እድገትን እና ምርታማነትን በእጅጉ ሊጎዳ ይችላል። የሙከራ ማስረጃዎች እንደሚያሳዩት፣ ምንም እንኳን አማካይ የDO ደረጃ 30% ሊሆን ቢችልም፣ በተለዋዋጭ ሁኔታዎች ውስጥ የመፍላት አፈጻጸም ከተረጋጋ ሁኔታዎች በታች በእጅጉ ያነሰ ነው። ስለዚህ፣ በማብሰያ ማሽኖች መስፋፋት - ከጂኦሜትሪክ እና ከኃይል ተመሳሳይነት ባሻገር - የቦታ DO ልዩነቶችን መቀነስ ቁልፍ የምርምር ዓላማ ነው።

የሟሟ ኦክስጅን ክትትል በባዮፋርማሱቲካል ማፍላት ውስጥ አስፈላጊ የሆነው ለምንድነው?

1. ማይክሮአኒዝም ወይም ሴሎችን ለማልማት ተስማሚ የሆነ አካባቢን መጠበቅ
የኢንዱስትሪ መፍላት በተለምዶ እንደ ኤሼሪቺያ ኮላይ እና እርሾ ያሉ ኤሮቢክ ረቂቅ ተሕዋስያንን ወይም እንደ ቻይናዊው የሃምስተር ኦቫሪ (CHO) ሴሎች ያሉ አጥቢ ሴሎችን ያካትታል። እነዚህ ሴሎች በመፍላት ስርዓት ውስጥ እንደ "ሰራተኞች" ሆነው ያገለግላሉ፣ ለመተንፈሻ እና ለሜታቦሊክ እንቅስቃሴ ኦክስጅን ያስፈልጋቸዋል። ኦክስጅን በኤሮቢክ መተንፈስ ውስጥ እንደ ተርሚናል ኤሌክትሮን ተቀባይ ሆኖ ያገለግላል፣ ይህም በATP መልክ የኃይል ምርትን ያስችላል። በቂ ያልሆነ የኦክስጅን አቅርቦት ወደ ሴሉላር መታፈን፣ የእድገት ማቆም ወይም የሴል ሞት እንኳን ሊያስከትል ይችላል፣ በመጨረሻም የመፍላት ውድቀት ያስከትላል። የDO ደረጃዎችን መከታተል የኦክስጅን ክምችት ለዘላቂ የሴል እድገት እና ህያውነት በተመቻቸ ክልል ውስጥ እንዲቆይ ያረጋግጣል።

2. የታለሙ ምርቶችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ማዋሃድን ማረጋገጥ
የባዮፋርማሱቲካል ፍላት ዓላማ የሕዋስ እድገትን ለማሳደግ ብቻ ሳይሆን እንደ ኢንሱሊን፣ ሞኖክሎናል ፀረ እንግዳ አካላት፣ ክትባቶች እና ኢንዛይሞች ያሉ የሚፈለጉ የታለሙ ምርቶችን ውጤታማ ውህደት ለማመቻቸት ነው። እነዚህ ባዮሲንተቲክ መንገዶች ብዙውን ጊዜ ከፍተኛ የኃይል ግብዓት ያስፈልጋቸዋል፣ ይህም በዋነኝነት ከኤሮቢክ መተንፈስ የተገኘ ነው። በተጨማሪም፣ በምርት ውህደት ውስጥ የተሳተፉ ብዙ የኢንዛይም ስርዓቶች በቀጥታ በኦክስጅን ላይ የተመሰረቱ ናቸው። የኦክስጅን እጥረት የእነዚህን መንገዶች ውጤታማነት ሊያስተጓጉል ወይም ሊቀንስ ይችላል።

በተጨማሪም፣ የDO ደረጃዎች እንደ የቁጥጥር ምልክት ሆነው ያገለግላሉ። ከመጠን በላይ ከፍተኛም ሆነ ዝቅተኛ የDO ክምችት የሚከተሉትን ሊያካትቱ ይችላሉ፡
- ለምሳሌ ከኤሮቢክ አተነፋፈስ ወደ አናሮቢክ ፍላትነት በመቀየር የሴሉላር ሜታቦሊዝም መንገዶችን መቀየር።
- የሴሉላር ውጥረት ምላሾችን ያስነሳል፣ ይህም የማይፈለጉ ተረፈ ምርቶች እንዲመረቱ ያደርጋል።
- የውጭ ፕሮቲኖችን የመግለጫ ደረጃዎች ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል።

በተለያዩ የማፍላት ደረጃዎች ላይ የDO ደረጃዎችን በትክክል በመቆጣጠር፣ የሴሉላር ሜታቦሊዝምን ወደ ከፍተኛ የታለመ የምርት ውህደት መምራት ይቻላል፣ በዚህም ከፍተኛ ጥግግት እና ከፍተኛ ምርት ያለው መፍላትን ማሳካት ይቻላል።

3. የኦክስጅን እጥረት ወይም ከመጠን በላይ መከሰትን ለመከላከል
የኦክስጅን እጥረት (ሃይፖክሲያ) ከባድ መዘዞችን ሊያስከትል ይችላል፦
- የሕዋስ እድገትና የምርት ውህደት ይቆማል።
- ሜታቦሊዝም ወደ አናሮቢክ መንገዶች ይቀየራል፣ ይህም እንደ ላቲክ አሲድ እና አሴቲክ አሲድ ያሉ ኦርጋኒክ አሲዶች እንዲከማቹ ያደርጋል፣ ይህም የባህላዊውን ፒኤች ዝቅ የሚያደርግ እና ሴሎችን ሊመርዝ ይችላል።
- ለረጅም ጊዜ የሚቆይ ሃይፖክሲያ የማይቀለበስ ጉዳት ሊያስከትል ይችላል፣ የኦክስጅን አቅርቦት ከተመለሰ በኋላም እንኳ መልሶ ማግኘቱ ያልተሟላ ይሆናል።

ከመጠን በላይ ኦክስጅን (ሱፐርሳቹሬሽን) እንዲሁ አደጋዎችን ያስከትላል፦
- የሴል ሽፋኖችን እና ባዮሞለኪውሎችን የሚጎዱ የኦክሳይድ ውጥረትን እና የሪአክቲቭ ኦክሲጅን ዝርያዎችን (ROS) መፈጠርን ሊያስከትል ይችላል።
- ከመጠን በላይ አየር ማናፈስ እና መነቃቃት የኃይል ፍጆታን እና የአሠራር ወጪዎችን ስለሚጨምር አላስፈላጊ የሀብት ብክነት ያስከትላል።

4. ለእውነተኛ ጊዜ ክትትል እና ግብረመልስ ቁጥጥር እንደ ወሳኝ መለኪያ

DO የፍላት ስርዓቱን ውስጣዊ ሁኔታ የሚያንፀባርቅ በእውነተኛ ጊዜ፣ ቀጣይነት ያለው እና ሁሉን አቀፍ መለኪያ ነው። በDO ደረጃዎች ላይ የሚደረጉ ለውጦች የተለያዩ የፊዚዮሎጂ እና የአሠራር ሁኔታዎችን በስሜታዊነት ሊያመለክቱ ይችላሉ፡
- ፈጣን የሕዋስ እድገት የኦክስጅን ፍጆታን ይጨምራል፣ ይህም የDO መጠን እንዲቀንስ ያደርጋል።
- የንዑስ ክፍል መሟጠጥ ወይም መከልከል የሜታቦሊዝምን ፍጥነት ይቀንሳል፣ የኦክስጅን ፍጆታን ይቀንሳል እና የDO መጠን እንዲጨምር ያደርጋል።
- በውጭ ረቂቅ ተሕዋስያን መበከል የኦክስጅን ፍጆታ ዘይቤን ይለውጣል፣ ይህም ወደ ያልተለመደ የDO መለዋወጥ እና እንደ ቅድመ ማስጠንቀቂያ ምልክት ሆኖ ያገለግላል።
- የመሳሪያዎች ብልሽቶች፣ እንደ ማነቃቂያ ውድቀት፣ የአየር ማናፈሻ ቱቦ መዘጋት ወይም የማጣሪያ ቆሻሻ ያሉ፣ ያልተለመደ የDO ባህሪ ሊያስከትሉ ይችላሉ።

የእውነተኛ ጊዜ የDO ክትትልን ወደ አውቶማቲክ የግብረመልስ መቆጣጠሪያ ስርዓት በማዋሃድ፣ የDO ደረጃዎችን ትክክለኛ ቁጥጥር በሚከተሉት መለኪያዎች ተለዋዋጭ ማስተካከያዎች ማግኘት ይቻላል፡
- የማወዛወዝ ፍጥነት፡- ፍጥነቱን መጨመር አረፋዎችን በመበጣጠስ የጋዝ-ፈሳሽ ግንኙነትን ያሻሽላል፣ በዚህም የኦክስጅን ዝውውርን ውጤታማነት ያሻሽላል። ይህ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውለው እና ውጤታማው ዘዴ ነው።
- የአየር ማናፈሻ መጠን፡- የመግቢያ ጋዝ ፍሰት መጠን ወይም ስብጥር ማስተካከል (ለምሳሌ፣ የአየር ወይም የንፁህ ኦክስጅን መጠን መጨመር)።
- የታንክ ግፊት፡- ከፍ ማድረግ የኦክስጅን ከፊል ግፊትን ይጨምራል፣ በዚህም የመሟሟት አቅምን ይጨምራል።
- የሙቀት መጠን፡ የሙቀት መጠኑን ዝቅ ማድረግ በባህል መካከለኛ ውስጥ የኦክስጅንን የመሟሟት አቅም ይጨምራል።

የባዮሎጂካል ፍላትን በመስመር ላይ ለመከታተል የBOQU የምርት ምክሮች፡