วิธีการระบุสารละลายไฮเปอร์โทนิก

ไฮเปอร์โทนิก (Hypertonic) หรือ ไฮเปอร์โทนิก (Hypertonic) เป็นคำที่เกี่ยวข้องที่ใช้ในวิชาเคมี แต่ส่วนใหญ่ใช้ในวิทยาศาสตร์สุขภาพ เพื่ออธิบายสารละลายที่มีแรงดันออสโมติกสูงกว่าสารละลายอื่นที่ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง (จึงเป็นข้อเท็จจริงที่ว่ามันสัมพันธ์กัน ) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อเราพูดถึงสารละลายไฮเปอร์โทนิก เราหมายถึงสารละลายที่มีอนุภาคแอคทีฟออสโมติกที่มีความเข้มข้นรวมสูงกว่าสารละลายอ้างอิง

ความเข้มข้นของสารละลายเป็นคุณสมบัติที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านการแพทย์ เนื่องจากช่วยให้สามารถทำนายได้ว่าสารละลายนี้จะมีพฤติกรรมอย่างไรในกระแสเลือดและจะมีปฏิกิริยาอย่างไรกับเซลล์ที่สัมผัส โดยไม่คำนึงถึงชนิดของตัวถูกละลาย . ที่ประกอบด้วย. ด้วยเหตุนี้ สารละลายไฮเปอร์โทนิกจึงพบการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงมากสำหรับการรักษาสภาวะบางอย่างอย่างรวดเร็วซึ่งจะอธิบายในภายหลัง อย่างไรก็ตาม ก่อนที่เราจะทำสิ่งนี้ เราควรทบทวนสั้นๆ ว่าอะไรทำให้โทนิซิตี้มีความสำคัญ: ออสโมซิสและแรงดันออสโมติก

แรงดันออสโมซิส

แรงดันออสโมติกคือแรงดันที่ต้องใช้กับสารละลายเพื่อชะลอการซึมผ่านของตัวทำละลายผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านจากช่องที่มีตัวทำละลายบริสุทธิ์ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือแรงดันที่ต้องใช้กับสารละลายเพื่อหยุดกระบวนการออสโมซิส

เป็นสมบัติการทำงานร่วมกันของสารละลายที่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นรวมของอนุภาคอิสระเป็นหลัก และไม่ได้ขึ้นอยู่กับเอกลักษณ์ของอนุภาคเหล่านั้น ความดันนี้ทำให้สามารถคาดการณ์ทิศทางที่ตัวทำละลายจะเคลื่อนตัวเมื่อสารละลายสองชนิดสัมผัสกันผ่านเมมเบรนชนิดกึ่งผ่านได้ แท้จริงแล้ว น้ำจะเคลื่อนที่ตามการไล่ระดับความเข้มข้นเสมอ จากสารละลายที่มีแรงดันออสโมติกต่ำสุด (นั่นคือ สารละลายที่มีความเข้มข้นของตัวละลายน้อยที่สุด) ไปยังสารละลายที่มีแรงดันออสโมติกสูงสุด (ซึ่งเป็นสารละลายที่มีความเข้มข้นมากที่สุด)

แรงดันออสโมติกมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางการแพทย์ เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์ที่ล้อมรอบเซลล์ทั้งหมดในร่างกายของเราเป็นเยื่อกึ่งซึมผ่านได้ ดังนั้นแรงดันออสโมติกหรือความแตกต่างระหว่างแรงดันออสโมติกภายในและภายนอกจึงสามารถควบคุมการไหลของน้ำเข้าและออกจากไซโตพลาสซึม เซลล์จะพองตัวหากวางไว้ในสารละลายที่มีแรงดันออสโมติกต่ำมาก และทำให้เซลล์ขาดน้ำหากทำตรงกันข้าม

ออสโมลาริตีและโทนิก

จากที่ได้กล่าวไว้จนถึงตอนนี้ เป็นที่เข้าใจได้ว่าโทนิซิตี้ของสารละลายเป็นมาตรวัดสัมพัทธ์ของแรงดันออสโมติก ในทางกลับกัน แรงดันออสโมติกคือการวัดความเข้มข้นรวมของอนุภาคที่แอคทีฟออสโมติก ส่วนหลังหมายถึงอนุภาคที่ไม่สามารถผ่านเยื่อกรองกึ่งผ่านได้ ประกอบด้วยไอออนที่ละลายน้ำและโมเลกุลขนาดใหญ่เทอะทะที่ไม่สามารถผ่านรูพรุนของเมมเบรนได้

ความเข้มข้นรวมของอนุภาคเหล่านี้ที่แสดงเป็นโมลาริตีเรียกว่าความเข้มข้นของออสโมลาร์หรือออสโมลาริตี และกำหนดเป็นหน่วยของ Osm/L ในทางกลับกัน หน่วยทั่วไปที่ให้ประโยชน์ในการไม่ขึ้นกับอุณหภูมิคือออสโมลิตี โดย L แทนความเข้มข้นรวมของอนุภาคที่ออกฤทธิ์ออสโมโมติกในโมลิลิตี และกำหนดเป็นหน่วยออสโมลิตี/กิโลกรัมของตัวทำละลาย

โซลูชั่นไฮเปอร์โทนิก

แนวคิดของออสโมลาริตีช่วยให้เราสามารถให้คำจำกัดความของสารละลายไฮเปอร์โทนิกได้แม่นยำมากขึ้น: สารละลายใดๆ ที่มีออสโมลาริตีมากกว่าสารละลายอ้างอิงจะเป็นไฮเปอร์โทนิก สารละลายที่มีออสโมลาริตีต่ำกว่าค่าอ้างอิงเรียกว่าสารละลายไฮโปโทนิกในขณะที่สารละลายที่มีโทนิคซิตี้หรือออสโมลาริตีเท่ากันเรียกว่าสารละลาย ไอโซโท นิ ก

จุดอ้างอิง

แต่ตอนนี้มันคุ้มค่าที่จะถามคำถามสำคัญ: อะไรคือวิธีแก้ปัญหาที่ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง? นี่เป็นสิ่งสำคัญหากเราต้องการทราบว่าสารละลายนั้นเป็นไฮเปอร์โทนิกหรือไม่

คำตอบสำหรับคำถามนี้อาจทำให้เกิดความสับสน โดยหลักการแล้ว ควรรายงานความเข้มข้นของสารละลายพร้อมกับการกล่าวถึงสารละลายอ้างอิง ดังนั้นเราจึงสามารถพูดถึงสารละลาย A ที่เป็นไฮเปอร์โทนิกซึ่งสัมพันธ์กับสารละลาย B

ตัวอย่างเช่น เราสามารถพูดได้ว่าสารละลายที่มีออสโมลาลิตี้ 1.5 ออนซ์/กก. เป็นไฮเปอร์โทนิกเมื่อเทียบกับน้ำจากทะเลเมดิเตอร์เรเนียน เนื่องจากสารละลายหลังมีออสโมลาลิตีประมาณ 1.3 ออนซ์/กก. อย่างไรก็ตาม สารละลายชนิดเดียวกันนั้นเป็นไฮโพโทนิกเมื่อเทียบกับน้ำทะเลเดดซี เนื่องจากมีออสโมลาลิตี้เกือบ 8 ออนซ์/กก. ในทางกลับกัน น้ำในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนมีภาวะไฮเปอร์โทนิกเมื่อเทียบกับพลาสมาในเลือด ซึ่งมีออสโมลาลิตีประมาณ 0.3 ออนซ์/กก. หรือ 300 มิลลิโอสโมล/กก. ตัวอย่างเหล่านี้แสดงให้เห็นลักษณะสัมพัทธ์ของโทนิตี้ของสารละลาย

พลาสมาเลือดเป็นโซลูชันอ้างอิงเริ่มต้น

ตัวอย่างข้างต้นแสดงให้เห็นว่าไม่สามารถระบุได้ว่าสารละลายมีไฮเปอร์โทนิกหรือไม่โดยไม่ทราบว่ามาตรฐานอ้างอิงคืออะไร อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องปกติมากที่จะได้ยินเกี่ยวกับสารละลายไฮเปอร์โทนิกโดยไม่ระบุข้อมูลอ้างอิงดังกล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาการแพทย์และวิทยาศาสตร์สุขภาพอื่นๆ ในกรณีเหล่านี้เป็นที่เข้าใจกันว่าสิ่งอ้างอิงคือพลาสมาของเลือด นั่นคือสารละลายที่เซลล์และอนุภาคอื่น ๆ ทั้งหมดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเลือดของเราถูกระงับ

พลาสมาในเลือดปกติมีออสโมลาริตีระหว่าง 275 mOsm/Kg และ 295 mOsm/Kg ด้วยเหตุนี้สารละลายใดๆ ที่มีออสโมลาลิตี้มากกว่า 295 mOsm/Kg จะเป็นสารละลายไฮเปอร์โทนิกในบริบทของวิทยาศาสตร์สุขภาพ

การใช้สารละลายไฮเปอร์โทนิก

สารละลายไฮเปอร์โทนิกมีประโยชน์หลายอย่าง โดยส่วนใหญ่ใช้ในทางการแพทย์ แต่ยังรวมถึงในด้านอื่นๆ ด้วย การใช้ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือการลดความดันในกะโหลกศีรษะในกรณีของภาวะสมองบวม การฉีดสารละลายไฮเปอร์โทนิกเข้าสู่กระแสเลือดช่วยให้น้ำส่วนเกินถูกดูดซึมในสมองผ่านการออสโมซิส ซึ่งทำให้ความดันลดลง

นอกจากนี้ การให้สารละลายเกลือไฮเปอร์โทนิกแก่ผู้ป่วยที่มีภาวะโซเดียมในเลือดต่ำอย่างรุนแรง เช่นเดียวกับในกรณีที่เกิดภาวะช็อกจากภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ เงื่อนไขแรกเกิดขึ้นเมื่อความเข้มข้นของโซเดียมในเลือดต่ำจนเป็นอันตราย และจำเป็นต้องเพิ่มโดยเร็วที่สุด กรณีที่สองเกิดขึ้นเมื่อคนเสียเลือดมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มปริมาณเลือดในพลาสมาอย่างรวดเร็ว สารละลายไฮเปอร์โทนิกดึงน้ำจากเซลล์เข้าสู่กระแสเลือด ซึ่งจะเป็นการเพิ่มปริมาณเลือด

นอกเหนือจากการใช้ในด้านการแพทย์แล้ว สารละลายไฮเปอร์โทนิกยังใช้เป็นวิธีการถนอมอาหารอีกด้วย เนื่องจากพวกมันเกือบจะคายน้ำแบคทีเรียใดๆ ที่สัมผัสกับมัน ฆ่ามันหรือป้องกันไม่ให้มันเติบโตและเพิ่มจำนวน

ตัวอย่างของสารละลายไฮเปอร์โทนิก

• น้ำเกลือเป็นสารละลายที่มีเกลือทั่วไปหรือโซเดียมคลอไรด์ 5% ขึ้นไป ทำให้มีออสโมลาริตีเกือบ 2 Osm/L ซึ่งมากกว่าออสโมลาริตีของพลาสมามากกว่า 6 เท่า
• น้ำทะเล . ความเข้มข้นเฉลี่ยของน้ำทะเลคือ 35 g/L ซึ่งสอดคล้องกับค่า osmolarity ประมาณ 1.2 Osm/L
• น้ำเกลือไฮเปอร์โทนิกเป็นสารละลายปราศจากเชื้อที่ใช้สำหรับการแพทย์ ความเข้มข้นจะแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์การใช้งาน พวกเขาทั้งหมดมีความเข้มข้นของโซเดียมคลอไรด์มากกว่า 0.9% ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้พวกเขามีภาวะไฮเปอร์โทนิก
• สารละลายน้ำตาลกลูโคสที่มีน้ำตาลกลูโคส 10% ถึง 20 % พวกเขายังเป็นวิธีการฆ่าเชื้อสำหรับการให้ทางหลอดเลือดดำ พวกมันถูกใช้เพื่อให้แคลอรีแก่ร่างกายโดยมีปริมาณของเหลวน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ไตวาย

อ้างอิง

• มูลนิธิเพื่อการฝึกอบรมและการวิจัยด้านสุขภาพของภูมิภาคมูร์เซีย (น.ป.). 4.-ภาคผนวก: การบำบัดด้วยของไหล FFIS มัน http://www.ffis.es/volviendoalobasico/4anexo_fluidoterapia.html
• Ozuna, C., & Cárcel, JA (2011) อิทธิพลของความเข้มข้นของน้ำเกลือต่อการขนส่งน้ำและเกลือระหว่างการทำเกลือของเนื้อซี่โครงหมู (Longissimus dorsi) มหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคแห่งวาเลนเซีย ที่ตีพิมพ์. https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/13769/TesinaMaster_CesarOzuna.pdf?sequence=1
• พลาสโมไลซิสและทูร์กอร์ (น.ป.). FCiencias.Ugr.Es. https://fciencias.ugr.es/images/stories/documentos/semanaCiencia2011/guionBiologiaCelular.pdf
• ความเค็มของน้ำทะเล . (2561, 11 ตุลาคม). การทดลองทางวิทยาศาสตร์ https://www.experimentoscientificos.es/agua/agua-de-mar/salinidad-mar/
• Ulatowski, J. (2003, 1 พฤษภาคม) การช่วยชีวิตด้วยน้ำเกลือไฮเปอร์โทนิกในหอผู้ป่วยหนัก – Medwave เมดเวฟ. https://www.medwave.cl/link.cgi/Medwave/PuestaDia/Congresos/591