สารละลายไอโซโทนิก: ส่วนประกอบการเตรียมการตัวอย่าง - ชีววิทยา

แก้ปัญหา isotonicเป็นหนึ่งที่นำเสนอความเข้มข้นเดียวกันของตัวถูกละลายที่เกี่ยวกับการแก้ปัญหาแยกออกจากกันหรือแยกจากอุปสรรค semipermeable อุปสรรคนี้อนุญาตให้ตัวทำละลายผ่านได้ แต่ไม่ใช่อนุภาคของตัวถูกละลายทั้งหมด

ในทางสรีรวิทยากล่าวว่าสารละลายที่แยกได้หมายถึงของเหลวภายในเซลล์นั่นคือภายในเซลล์ ในขณะที่สิ่งกีดขวางที่ส่งผ่านได้นั้นสอดคล้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเกิดขึ้นจาก lipid bilayer ซึ่งโมเลกุลของน้ำสามารถถูกทำให้เครียดในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ได้

ปฏิสัมพันธ์ของเซลล์กับสารละลายไอโซโทนิก ที่มา: Gabriel Bolívar

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงความหมายของสารละลายไอโซโทนิก "ความเข้มข้น" ของน้ำจะเท่ากันทั้งภายในและภายนอกเซลล์ดังนั้นโมเลกุลของมันจึงเข้าหรือออกทางเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยความถี่ที่เท่ากัน ดังนั้นหากโมเลกุลของน้ำสองโมเลกุลเข้าสู่เซลล์ทั้งสองโมเลกุลจะออกสู่สิ่งแวดล้อมนอกเซลล์พร้อมกัน

สถานะนี้เรียกว่า isotonicity จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อตัวกลางที่เป็นน้ำภายในและภายนอกเซลล์มีอนุภาคของตัวถูกละลายจำนวนเท่ากัน ดังนั้นสารละลายจะเป็นไอโซโทนิกหากความเข้มข้นของตัวถูกละลายใกล้เคียงกับของไหลหรือตัวกลางภายในเซลล์ ตัวอย่างเช่นน้ำเกลือ 0.9% เป็นไอโซโทนิค

ส่วนประกอบของสารละลายไอโซโทนิก

ในการมีสารละลายไอโซโทนิกก่อนอื่นคุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าออสโมซิสเกิดขึ้นในสารละลายหรือตัวกลางของตัวทำละลายไม่ใช่การแพร่กระจายของตัวถูกละลาย สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีสิ่งกีดขวางกึ่งซึมผ่านซึ่งทำให้โมเลกุลของตัวทำละลายผ่านได้ แต่ไม่ใช่โมเลกุลของตัวถูกละลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวถูกละลายที่มีประจุไฟฟ้าอิออน

ดังนั้นตัวถูกละลายจะไม่สามารถแพร่กระจายจากบริเวณที่มีความเข้มข้นมากกว่าไปยังบริเวณที่เจือจางมากขึ้น แต่จะเป็นโมเลกุลของน้ำที่จะเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งข้ามสิ่งกีดขวางกึ่งซึมผ่านได้และเกิดการออสโมซิส ในระบบน้ำและชีวภาพอุปสรรคนี้มีความเป็นเลิศของเยื่อหุ้มเซลล์

การมีสิ่งกีดขวางที่ส่งผ่านได้และตัวกลางของตัวทำละลายจำเป็นต้องมีไอออนหรือเกลือที่ละลายอยู่ในสื่อทั้งสองเช่นกัน: ภายใน (ภายในสิ่งกีดขวาง) และภายนอก (ภายนอกสิ่งกีดขวาง)

หากความเข้มข้นของไอออนเหล่านี้เท่ากันทั้งสองด้านก็จะไม่มีโมเลกุลของน้ำส่วนเกินหรือขาดดุลที่จะละลายได้ นั่นคือจำนวนโมเลกุลของน้ำอิสระเท่ากันดังนั้นพวกมันจะไม่ผ่านสิ่งกีดขวางกึ่งซึมผ่านไปยังด้านใดด้านหนึ่งเพื่อปรับความเข้มข้นของไอออนให้เท่ากัน

การจัดเตรียม

- เงื่อนไขและสมการ

แม้ว่าจะสามารถเตรียมสารละลายไอโซโทนิกด้วยตัวทำละลายใด ๆ ได้เนื่องจากน้ำเป็นสื่อกลางสำหรับเซลล์จึงถือว่าเป็นตัวเลือกที่ต้องการ เมื่อทราบความเข้มข้นของเกลือในอวัยวะเฉพาะของร่างกายหรือในกระแสเลือดจึงเป็นไปได้ที่จะประมาณปริมาณเกลือที่ควรละลายในปริมาตรที่กำหนด

ในสิ่งมีชีวิตที่มีกระดูกสันหลังเป็นที่ยอมรับว่าโดยเฉลี่ยแล้วความเข้มข้นของตัวถูกละลายในเลือดจะอยู่ที่ประมาณ 300 mOsm / L (มิลลิโมลาริตี) และสามารถตีความได้ว่าเกือบ 300 mmol / L นั่นคือมันเป็นความเข้มข้นที่เจือจางมาก ในการประมาณค่ามิลลิโมลาริตีต้องใช้สมการต่อไปนี้:

Osmolarity = ม. v ก

สำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติสมมติว่า g สัมประสิทธิ์ออสโมติกมีค่าเป็น 1 ดังนั้นสมการจึงมีลักษณะดังนี้:

Osmolarity = mv

โดยที่ m คือโมลาริตีของตัวถูกละลายและ v คือจำนวนอนุภาคที่กล่าวว่าตัวถูกละลายแยกตัวในน้ำ จากนั้นเราคูณค่านี้ด้วย 1,000 เพื่อให้ได้มิลลิโอโมลาริตีสำหรับตัวถูกละลายเฉพาะ

หากมีตัวถูกละลายมากกว่าหนึ่งหน่วยมิลลิโมลาริตีทั้งหมดของสารละลายจะเป็นผลรวมของมิลลิโมลาริตีสำหรับตัวถูกละลายแต่ละตัว ยิ่งมีตัวถูกละลายมากขึ้นเมื่อเทียบกับภายในเซลล์สารละลายที่เตรียมไว้ก็จะมีไอโซโทปน้อยลง

- ตัวอย่างการเตรียม

สมมติว่าคุณต้องการเตรียมสารละลายไอโซโทนิก 1 ลิตรโดยเริ่มจากกลูโคสและโซเดียมไดอะซิดฟอสเฟต คุณควรชั่งน้ำตาลกลูโคสเท่าไหร่? สมมติ 15 กรัมของ Nah ₂ PO ₄จะถูกนำมาใช้

ขั้นแรก

ก่อนอื่นเราต้องพิจารณาความออสโมลาริตีของ NaH ₂ PO _{4 โดยการ}คำนวณโมลาริตี ในการทำเช่นนี้เราใช้มวลโมลาร์หรือน้ำหนักโมเลกุล 120 ก. / โมล เนื่องจากเราถูกขอสารละลายหนึ่งลิตรเราจึงกำหนดโมลและเราจะมีโมลาริตีโดยตรง:

โมล (NaH ₂ PO ₄ ) = 15 g ÷ 120g / mol

= 0.125 โมล

M (NaH ₂ PO ₄ ) = 0.125 mol / L

แต่เมื่อ NaH ₂ PO ₄ละลายในน้ำมันจะปล่อย Na ⁺ไอออนบวกและ H ₂ PO ₄^-แอนไอออนดังนั้น v จึงมีค่า 2 ในสมการออสโมลาริตี จากนั้นเราจะทำการคำนวณสำหรับ NaH ₂ PO ₄ :

Osmolarity = mv

= 0.125 โมล / ลิตร 2

= 0.25 Osm / ลิตร

และเมื่อคูณด้วย 1,000 เราจะได้มิลลิโมลาริตีของ NaH ₂ PO ₄ :

0.25 Osm / L 1,000 = 250 mOsm / L

ขั้นตอนที่สอง

เนื่องจากค่ามิลลิโมลาริตีทั้งหมดของสารละลายต้องเท่ากับ 300 mOsm / L เราจึงลบออกเพื่อค้นหาว่ากลูโคสควรเป็นเท่าใด:

mOsm / L (กลูโคส) = mOsm / L (รวม) - mOsm / L (NaH ₂ PO ₄ )

= 300 mOsm / L - 250 mOsm / L

= 50 mOsm / ลิตร

เนื่องจากกลูโคสไม่แยกตัวออก v จึงเท่ากับ 1 และค่าออสโมลาริตีเท่ากับโมลาริตี:

M (กลูโคส) = 50 mOsm / L ÷ 1,000

= 0.05 โมล / ลิตร

ในฐานะโมลาร์ของกลูโคส 180 กรัม / โมลในที่สุดเราก็กำหนดจำนวนกรัมที่เราต้องชั่งเพื่อละลายในสารละลายไอโซโทนิกหนึ่งลิตร:

มวล (กลูโคส) = 0.05 โมล 180 ก. / โมล

= 9 ก

ดังนั้นสารละลายไอโซโทป NaH ₂ PO ₄ / กลูโคสนี้จึงเตรียมโดยการละลาย NaH ₂ PO ₄ 15 กรัมและกลูโคส 9 กรัมในน้ำหนึ่งลิตร

ตัวอย่างของสารละลายไอโซโทนิก

สารละลายหรือของเหลวแบบไอโซโทนิกไม่ก่อให้เกิดการไล่ระดับสีหรือการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไอออนในร่างกายดังนั้นการดำเนินการของพวกเขาจึงมุ่งเน้นไปที่การให้ความชุ่มชื้นแก่ผู้ป่วยที่ได้รับในกรณีที่มีเลือดออกหรือขาดน้ำ

น้ำเกลือปกติ

หนึ่งในสารละลายเหล่านี้คือน้ำเกลือปกติโดยมีความเข้มข้นของ NaCl 0.9%

โซลูชันของ Lactated Ringer

สารละลายไอโซโทปอื่น ๆ ที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกันคือ Lactated Ringer ซึ่งช่วยลดความเป็นกรดเนื่องจากองค์ประกอบของบัฟเฟอร์หรือบัฟเฟอร์และสารละลายฟอสเฟตของ Sorensen ซึ่งประกอบด้วยฟอสเฟตและโซเดียมคลอไรด์

ระบบที่ไม่ใช่น้ำ

ไอโซโทนิคยังสามารถนำไปใช้กับระบบที่ไม่ใช่น้ำเช่นระบบที่ตัวทำละลายเป็นแอลกอฮอล์ ตราบเท่าที่มีสิ่งกีดขวางกึ่งซึมผ่านซึ่งช่วยให้โมเลกุลของแอลกอฮอล์แทรกซึมและรักษาอนุภาคของตัวถูกละลายไว้ได้

อ้างอิง

De Lehr Spilva, A. และ Muktans, Y. (1999). คู่มือความเชี่ยวชาญด้านเภสัชกรรมในเวเนซุเอลา ฉบับXXXVª Global Editions
Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
Elsevier BV (2020) สารละลายไอโซโทนิก ดึงมาจาก: sciencedirect.com
Adrienne Brundage (2020) โซลูชันไอโซโทนิก: คำจำกัดความและตัวอย่าง ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com
เฟลิซิตัสเมอริโนเดอลาโฮซ (เอสเอฟ) การบำบัดด้วยของเหลวทางหลอดเลือดดำ มหาวิทยาลัยแคนตาเบรีย . ดึงมาจาก: ocw.unican.es
ห้องปฏิบัติการเภสัชกรรมและการผสม (2020). การเตรียมจักษุ: บัฟเฟอร์ไอโซโทนิก ดึงมาจาก: pharmlabs.unc.edu

สารละลายไอโซโทนิก: ส่วนประกอบการเตรียมการตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2026