• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • W IChF PAN opracowano nową metodę analizy chemicznej

    24.09.2010. 00:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Nową, prostą metodę analizy równowagi reakcji chemicznych zachodzących w roztworach opracowano w Instytucie Chemii Fizycznej PAN. Może ona znaleźć zastosowanie np. w chemii, biologii molekularnej, farmacji i w medycynie. Nowa technika analityczna, którą już zgłoszono do opatentowania, pozwala w tani i pewny sposób określić trwałość kompleksów powstających w wyniku reakcji zachodzących między związkami chemicznymi w roztworach - informuje IChF PAN w przesłanym PAP komunikacie.

    Dzięki niej lekarz jeszcze przed rozpoczęciem kuracji będzie mógł ustalić, jak krew pacjenta wiąże dany lek i jaką jego dawkę należy zastosować, aby uzyskać w organizmie stężenie optymalne dla leczenia.

    "Obecnie lekarz najpierw podaje pacjentowi lek, potem przeprowadza analizę krwi. Jeśli coś jest nie tak, zmienia dawkę, sprawdza ponownie i tak aż do skutku. Dzięki naszej metodzie będzie można jeszcze przed rozpoczęciem kuracji raz pobrać kilka mililitrów krwi i ustalić, jak silnie wiąże ona dany lek" - opisuje dr inż. Anna Bielejewska z IChF PAN.

    Pojedyncza analiza za pomocą opisanej metody trwa około pół godziny. Po tym czasie odpowiednie oprogramowanie podawałoby lekarzowi wynik w postaci dawki leku dopasowanej do specyficznych cech organizmu konkretnego pacjenta.

    Pomiar wykorzystuje bardzo proste zjawiska fizyczne i sprowadza się do badania, w jaki sposób roztwór dwóch związków przepływa przez długą i cienką rurkę - kapilarę.

    Każdy wędkarz wie - wyjaśniają przedstawiciele IChF PAN -, że rzeki płyną najszybciej w środkowej części nurtu, natomiast przy brzegach prąd jest zawsze wolniejszy. W podobny sposób zachowuje się ciecz przepływająca przez kapilarę. Jeśli przepływ jest pozbawiony turbulencji (laminarny), warstwy cieczy najbliższe środka kapilary płyną szybciej niż warstwy przy ściankach. "Właśnie ten fakt wykorzystujemy w naszej metodzie. Kluczem są jednak zjawiska związane z dyfuzją" - tłumaczy dr inż. Bielejewska.

    Cząsteczki cieczy mogą się przemieszczać (dyfundować) z warstwy płynącej z jedną prędkością do warstwy płynącej z inną. Jeśli do kapilary wypełnionej roztworem jednej substancji wstrzykniemy drugą, tempo dyfuzji będzie zależało od tego, jak silnie reagują ze sobą związki chemiczne z obu roztworów.

    To, czy cząsteczki przemieszczają się między warstwami szybko czy wolno, można rozpoznać przy użyciu detektora. Na tej podstawie można określić współczynniki dyfuzji i wyliczyć stałą trwałości kompleksu. "Określa ona, czy dane substancje chemiczne wiążą się ze sobą czy nie, jeśli tak, to jak trwale" - wyjaśnia Bielejewska.

    Urządzenie opracowane w Instytucie Chemii Fizycznej PAN składa się z pompy gwarantującej stabilny przepływ cieczy w tempie 0,00 mililitra na minutę, autosamplera dozującego próbkę, detektora promieniowania widzialnego i ultrafioletowego oraz nawiniętej na niewielki walec kapilary średnicy 0,25 mm i długości 25 m.

    Jak zapewniają przedstawiciele Instytutu, otrzymane wyniki pomiarów świetnie zgadzały się z danymi zebranymi klasycznymi metodami chromatograficznymi (służącymi do rozdzielania lub badania składu mieszanin związków chemicznych-PAP) oraz z wartościami podawanymi w światowej literaturze naukowej.

    "Opracowaliśmy nową, skuteczną metodę analizy równowagi reakcji chemicznych w roztworach, do przeprowadzenia której wystarcza tani i prosty sprzęt pomiarowy. Czy metoda się upowszechni, zależy już tylko od przemysłu" - komentuje prof. Robert Hołyst z Instytutu Chemii Fizycznej PAN.

    PAP - Nauka w Polsce, Ludka Tomala

    agt/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Kapilara – bardzo cienka rurka, tak cienka, że praktycznie cała ciecz przepływająca przez nią znajduje się w polu oddziaływania sił związanych jej ściankami i cieczy bezpośrednio przylegającej do ścianek, w wyniku czego prędkość poruszania się cząsteczek silnie zależy od odległości od ścianek (profil paraboliczny). W kapilarnych kolumnach do chromatografii gazowej praktycznie wszystkie cząsteczki przepływającego gazu znajdują się w polu oddziaływania fazy stacjonarnej, np. cieczy pokrywającej wewnętrzne ścianki rurki. Reakcja złożona – reakcja chemiczna, w której można wyodrębnić dwie lub więcej różnych reakcji elementarnych, nazywanych również prostymi lub izolowanymi (np. rozpad określonych związków chemicznych lub reakcje zachodzące w wyniku zderzenia cząsteczek dwóch lub trzech związków, wchodzących w skład mieszaniny reagentów). Równanie reakcji złożonej jest sumą odpowiednich równań reakcji elementarnych – wyraża bilans masy (zobacz – stechiometria), a nie ilustruje mechanizmu reakcji. Wyrażenie określające wartość stałej równowagi reakcji złożonej jest liniową kombinacją wyrażeń dotyczących reakcji elementarnych. Opisy kinetyki opiera się również na znajomości równań kinetycznych reakcji elementarnych. Roztwór – homogeniczna mieszanina dwóch lub więcej związków chemicznych. Skład roztworów określa się przez podanie stężenia składników. W roztworach zwykle jeden ze związków chemicznych jest nazywany rozpuszczalnikiem, a drugi substancją rozpuszczaną. Który z dwóch związków uznać za rozpuszczalnik, jest właściwie kwestią umowną, wynikającą z praktyki i tradycji.

    Stechiometria – dział chemii zajmujący się stosunkami ilościowymi przemian związków chemicznych zachodzących w czasie reakcji chemicznych. Analiza stechiometryczna obejmuje: Elektrochemia – dział chemii fizycznej, zajmujący się badaniem elektrycznych aspektów reakcji chemicznych, a także w mniejszym stopniu własnościami elektrycznymi związków chemicznych.

    Czystość substancji – procentowa zawartość wagowa głównej substancji stanowiącej dany produkt, po odjęciu od niej wszystkich zanieczyszczeń towarzyszących jej w tym produkcie. Najczęściej produktem, którego czystość określa się, jest pojedynczy związek chemiczny, ewentualnie może to być ściśle określona mieszanina związków chemicznych (np. roztwór wodny o określonym stężeniu). Stopniowana jest poprzez kolejne rzędy wielkości i służy do klasyfikacji produktów, surowców lub odczynników w celach handlowych lub technologicznych. W przypadku technologii i konkretnych procedur reakcji wymagana może być nie tylko minimalna czystość potrzebna do osiągnięcia zamierzonego efektu, ale na skalę przemysłową również maksymalna – aby nie podrażać kosztów produkcji. Zazwyczaj wraz ze wzrostem czystości substancji, jeszcze szybciej rośnie jej cena, jednak dla różnych substancji koszty uzyskania tej samej czystości mogą być bardzo różne. Np. koszt uzyskania żelaza o czystości 99,9% jest znacznie wyższy od rtęci o czystości 99,9999%. Lepkościomierz Pinkiewicza (zwany też lepkościomierzem Ostwalda-Pinkiewicza) – rodzaj lepkościomierza kapilarnego, w którym podstawą pomiaru lepkości kinematycznej jest czas przepływu płynu przez kalibrowaną kapilarę w ściśle określonych warunkach pomiarowych. Wymiar kapilary (a tym samym stałą kapilary) należy tak dobrać aby czas pomiaru nie był ani zbyt długi ani zbyt krótki. Lepkościomierz jest zbudowany z dwóch rurek połączonych ze sobą. Lewa, szeroka rurka (2) posiada w dolnej części poszerzenie, a w górnej dodatkową rurkę boczną (3). Prawa rurka (1) składa się z dwóch połączonych zbiorniczków (4) osadzonych w środkowej części kapilary.

    Przepływ laminarny jest to przepływ uwarstwiony w którym płyn przepływa w równoległych warstwach, bez zakłóceń między warstwami. Przepływ taki zachodzi przy odpowiednio małej prędkości przepływu. Graniczną prędkość przepływu, przy której ruch laminarny przechodzi w turbulentny można dla określonego płynu i warunków przepływu obliczyć na podstawie liczby Reynoldsa. Stalagmometr – przyrząd do pomiaru napięcia powierzchniowego na granicy cieczy i gazu lub na granicy dwóch nierozpuszczalnych w sobie faz ciekłych. Składa się z pojemnika na ciecz podlegającą badaniu oraz kapilary z odpowiednio ukształtowanym (płasko oszlifowanym) zakończeniem zwanym stopką. Taka konstrukcja pozwala na powolny, swobodny wypływ zgromadzonej cieczy dyskretnymi porcjami – kroplami, tworzącymi się pod stopką kapilary i regularnie odrywającymi się od niej.

    Reakcja łańcuchowa polimerazy DNA z analizą ilości produktu w czasie rzeczywistym, real-time PCR (ang. real-time polymerase chain reaction) – czuła metoda analityczna stosowana w genetyce, biologii molekularnej i innych pokrewnych dziedzinach. Real-time PCR wykorzystując techniki fluorescencyjne, pozwala na monitorowanie ilości produktu reakcji w każdym cyklu prowadzonej reakcji PCR. Dzięki temu cała procedura analizy jest stosunkowo szybka i pozwala wyeliminować etap szacowania produktu po zakończeniu reakcji. Umożliwia ona także wgląd w kinetykę reakcji, a co za tym idzie pozwala na oszacowanie ilości produktu na początku reakcji, co jest niemożliwe w konwencjonalnej metodzie PCR. Ponadto dzięki temu, że amplifikacja kwasów nukleinowych i detekcja produktu odbywa się w jednym zamkniętym naczyniu, ryzyko zanieczyszczenia badanej próby jest minimalne. Metody real-time PCR nie należy mylić z metodą reverse transcription PCR (RT-PCR).

    In statu nascendi (łac. w trakcie tworzenia) – termin ten odnosi się do produktów przejściowych reakcji chemicznych, których nie można wyodrębnić ze środowiska tej reakcji. Istnieją one zatem tylko w „trakcie tworzenia”, po czym zanikają na skutek reakcji następczych. Mimo to, w określonych warunkach można uzyskać ich stosunkowo wysokie stężenie w warunkach równowagi chemicznej lub na skutek stałego dostarczania do układu substratów w tempie zbliżonym do szybkości reakcji następczych z udziałem produktu pośredniego.

    Antarafacjalny i suprafacjalny – dwa terminy dotyczące topologii reakcji chemicznych występujące w chemii organicznej. Związane są one z stereochemią tworzenia lub rozrywania co najmniej dwóch wiązań chemicznych związanych z określonym fragmentem danej cząsteczki chemicznej. Zazwyczaj terminy te pojawiają się w opisie stereochemii reakcji pericyklicznych takich jak cykloaddycje lub przegrupowania sigmatropowe. Ekstrakcja – wyodrębnianie składnika lub składników mieszanin metodą dyfuzji do cieczy lepiej rozpuszczających te związki chemiczne. Pojęcie ekstrakcji odnosi się najczęściej do procesów prowadzonych w układach ciecz – ciecz, w obszarze ograniczonej mieszalności. Ekstrakcją nazywa się również analogiczny proces, prowadzony w układach ciecz – ciało stałe (ługowanie, enfleurage).

    Cytofotometria - technika automatycznego badania krwi pacjenta. Polega na przepływie krwi przez system kapilar, oświetlany wiązką lasera. Uzyskane przez laser dane są następnie porównywane z bazą danych i wyliczana jest bezwzględna ilość poszczególnych frakcji we krwi.

    Dodano: 24.09.2010. 00:49  


    Najnowsze