ROZTWÓR IZOTONICZNY: SKŁADNIKI, PREPARATY, PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2025

Izotoniczny roztwór jest, że ma to samo stężenie substancji rozpuszczonej w stosunku do roztworu rozdzielono i wyodrębniono przez półprzepuszczalną przegrodę. Ta bariera umożliwia przejście rozpuszczalnika, ale nie wszystkich cząstek substancji rozpuszczonej.

W fizjologii ten wyizolowany roztwór odnosi się do płynu wewnątrzkomórkowego, to znaczy do wnętrza komórek; podczas gdy półprzepuszczalna bariera odpowiada błonie komórkowej, utworzonej przez dwuwarstwę lipidową, przez którą cząsteczki wody mogą być przeciskane do środowiska zewnątrzkomórkowego.

Interakcja komórki z roztworem izotonicznym. Źródło: Gabriel Bolívar.

Powyższy obraz ilustruje, co oznacza rozwiązanie izotoniczne. „Stężenie” wody jest takie samo wewnątrz i na zewnątrz komórki, więc jej cząsteczki wchodzą lub wychodzą przez błonę komórkową z równą częstotliwością. Dlatego jeśli dwie cząsteczki wody dostaną się do komórki, dwie z nich jednocześnie wyjdą do środowiska zewnątrzkomórkowego.

Ten stan, zwany izotonicznością, występuje tylko wtedy, gdy środowisko wodne wewnątrz i na zewnątrz komórki zawiera taką samą liczbę rozpuszczonych cząstek rozpuszczonych. Zatem roztwór będzie izotoniczny, jeśli stężenie jego substancji rozpuszczonych jest podobne do stężenia płynu lub ośrodka wewnątrzkomórkowego. Na przykład 0,9% roztwór soli jest izotoniczny.

Składniki roztworów izotonicznych

Aby powstał roztwór izotoniczny, należy najpierw upewnić się, że w roztworze lub ośrodku rozpuszczalnika występuje osmoza, a nie dyfuzja substancji rozpuszczonej. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy obecna jest półprzepuszczalna bariera, która umożliwia przenikanie cząsteczek rozpuszczalnika, ale nie cząsteczek substancji rozpuszczonej, zwłaszcza jonów substancji rozpuszczonych naładowanych elektrycznie.

Zatem substancja rozpuszczona nie będzie w stanie dyfundować z bardziej skoncentrowanych regionów do bardziej rozcieńczonych regionów. Zamiast tego to cząsteczki wody będą przemieszczać się z jednej strony na drugą, przekraczając półprzepuszczalną barierę i zachodzi osmoza. W systemach wodnych i biologicznych bariera ta jest w najwyższym stopniu błoną komórkową.

Mając półprzepuszczalną barierę i rozpuszczalnik, konieczna jest również obecność jonów lub soli rozpuszczonych w obu mediach: wewnętrznym (wewnątrz bariery) i zewnętrznym (na zewnątrz bariery).

Jeśli stężenie tych jonów jest takie samo po obu stronach, nie będzie nadmiaru ani deficytu cząsteczek wody do ich solwatacji. Oznacza to, że liczba wolnych cząsteczek wody jest taka sama, a zatem nie przejdą one przez półprzepuszczalną barierę z żadnej strony w celu wyrównania stężeń jonów.

Przygotowanie

- Warunki i równanie

Chociaż roztwór izotoniczny można przygotować przy użyciu dowolnego rozpuszczalnika, ponieważ pożywką dla komórek jest woda, jest to opcja preferowana. Znając dokładnie stężenie soli w konkretnym narządzie organizmu lub we krwi, można oszacować, ile soli powinno się rozpuścić w danej objętości.

W organizmach kręgowców przyjmuje się, że średnio stężenie substancji rozpuszczonych w osoczu krwi wynosi około 300 mOsm / L (milliosmolarność) i można je interpretować jako prawie 300 mmol / l. Oznacza to, że jest to bardzo rozcieńczone stężenie. Aby oszacować miliosmolarność, należy zastosować następujące równanie:

Osmolarność = m v g

Ze względów praktycznych przyjmuje się, że współczynnik osmotyczny g ma wartość 1. Zatem równanie wygląda teraz następująco:

Osmolarność = mv

Gdzie m jest molarnością substancji rozpuszczonej, a v jest liczbą cząstek, na które dysocjuje substancja rozpuszczona w wodzie. Następnie mnożymy tę wartość przez 1000, aby otrzymać miliosmolarność dla określonej substancji rozpuszczonej.

Jeśli jest więcej niż jedna substancja rozpuszczona, całkowita miliosmolarność roztworu będzie sumą miliosmolarności dla każdej substancji rozpuszczonej. Im więcej substancji rozpuszczonej we wnętrzu komórek, tym mniej izotoniczny będzie przygotowany roztwór.

- Przykład przygotowania

Załóżmy, że chcesz przygotować jeden litr izotonicznego roztworu, zaczynając od glukozy i dikwasu fosforanu sodu. Ile glukozy należy ważyć? Załóżmy, że _{zostanie użyte} 15 gramów NaH ₂ PO ₄ .

Pierwszy krok

Najpierw musimy określić osmolarność NaH ₂ PO _4, obliczając jego molarność. Aby to zrobić, używamy jego masy molowej lub masy cząsteczkowej, 120 g / mol. Ponieważ jesteśmy proszeni o litr roztworu, określamy mole i bezpośrednio będziemy mieli molarność:

moli (NaH ₂ PO ₄ ) = 15 g ÷ 120 g / mol

= 0,125 mola

M (NaH ₂ PO ₄ ) = 0,125 mol / l

Ale kiedy NaH ₂ PO ₄ rozpuszcza się w wodzie, uwalnia kation Na ⁺ i anion H ₂ PO ₄ ^- , więc v ma wartość 2 w równaniu osmolarności. Następnie przystępujemy do obliczenia dla NaH ₂ PO ₄ :

Osmolarność = mv

= 0,125 mol / L 2

= 0,25 osm / l

A po pomnożeniu przez 1000 otrzymamy miliosmolarność NaH ₂ PO ₄ :

0,25 osm / l 1000 = 250 mOsm / l

Drugi krok

Ponieważ całkowita miliosmolarność roztworu musi być równa 300 mOsm / l, odejmujemy, aby dowiedzieć się, jaka powinna być glukoza:

mOsm / l (glukoza) = mOsm / l (łącznie) - mOsm / l (NaH ₂ PO ₄ )

= 300 mOsm / L - 250 mOsm / L

= 50 mOsm / l

Ponieważ glukoza nie dysocjuje, v jest równe 1, a jej osmolarność jest równa jej molarności:

M (glukoza) = 50 mOsm / L ÷ 1000

= 0,05 mola / l

Będąc molem glukozy 180 g / mol, ostatecznie określamy, ile gramów musimy zważyć, aby rozpuścić ją w tym litrze roztworu izotonicznego:

Masa (glukoza) = 0,05 mola 180 g / mol

= 9 g

Dlatego ten izotoniczny roztwór NaH ₂ PO ₄ / glukoza jest przygotowywany przez rozpuszczenie 15 gramów NaH ₂ PO ₄ i 9 gramów glukozy w jednym litrze wody.

Przykłady rozwiązań izotonicznych

Roztwory czy płyny izotoniczne nie powodują żadnego gradientu ani zmiany stężenia jonów w organizmie, dlatego ich działanie zasadniczo koncentruje się na nawadnianiu pacjentów, którzy je otrzymują w przypadku krwawienia lub odwodnienia.

Sól fizjologiczna

Jednym z tych roztworów jest normalna sól fizjologiczna o stężeniu NaCl 0,9%.

Roztwór Ringera z dodatkiem mleczanu

Inne izotoniczne roztwory stosowane w tym samym celu to płyn Ringera z mleczanem, który obniża kwasowość ze względu na swój bufor lub skład buforu, oraz roztwory fosforanów Sorensena, które składają się z fosforanów i chlorku sodu.

Systemy niewodne

Izotoniczność można również zastosować w układach niewodnych, takich jak te, w których rozpuszczalnikiem jest alkohol; o ile istnieje półprzepuszczalna bariera, która sprzyja penetracji cząsteczek alkoholu i zatrzymuje cząsteczki substancji rozpuszczonej.

Bibliografia

1. De Lehr Spilva, A. and Muktans, Y. (1999). Przewodnik po specjalnościach farmaceutycznych w Wenezueli. Wydanie XXXVª. Wydania globalne.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
3. Elsevier BV (2020). Roztwór izotoniczny. Odzyskany z: sciencedirect.com
4. Adrienne Brundage. (2020). Rozwiązanie izotoniczne: definicja i przykład. Badanie. Odzyskany z: study.com
5. Felicitas Merino de la Hoz. (sf). Dożylna płynoterapia. Uniwersytet w Kantabrii. . Odzyskany z: ocw.unican.es
6. Laboratorium farmaceutyczne i mieszane. (2020). Preparaty oftalmiczne: Bufory izotoniczne. Odzyskany z: pharmlabs.unc.edu