Antes de la introducción de las muestras sanguíneas, los electrodos
son calibrados con concentraciones conocidas de buffers estándar y de
soluciones calibradoras. La forma de calibración varía entre las diferentes
máquinas disponibles en el comercio y por ello es importante conocer la forma
particular de realizar la calibración con el aparato que se esté trabajando.
Una vez realizada la calibración, la muestra sanguínea es inyectada o
aspirada dentro de la recámara de muestras para su medición. Algunas máquinas
demoran el análisis hasta que la temperatura de la muestra se equilibra con
la de la recámara, otros inician el análisis antes de que el equilibrio
ocurra. Típicamente, cuando la muestra sanguínea entra en contacto con los
electrodos en la recámara, se produce una salida de electricidad que
corresponde a un valor de pH o a una presión parcial. Los analizadores de
gases sanguíneos automáticamente monitorizan la respuesta del electrodo
continuamente y, después de un periodo predeterminado de estabilización ,
informan o imprimen los valores medidos. Al terminar el análisis, algunas
máquinas bombean la muestra hacia un contenedor y limpian el sistema con
soluciones acuosas, otros utilizan un cartucho desechable que se retira para
ser desechado al terminar el proceso.
La medición del pH se realiza utilizando dos electrodos separados: un
electrodo medidor del pH y un electrodo de referencia. Cada electrodo
representa la mitad de una celda en la cual se desarrolla un potencial
eléctrico. El electrodo medidor es un electrodo de plata –cloruro de plata
rodeado por una solución de pH constante y encerrado por una membrana
permeable a iones hidrógeno. Cuando la muestra pasa la membrana de gas, la
diferencia en la concentración a cada lado de la membrana cambia el potencial
(voltaje) del electrodo. El electrodo de referencia de mercurio de cloro o de
plata – cloruro de plata produce un potencial constante sin importar el pH de
la muestra. Una solución electrolítica saturada (cloruro de potasio) en el
electrodo de referencia y una delgada membrana, permite el flujo de corriente
desde el electrodo de referencia a través de la muestra dentro de la recámara
hasta el electrodo medidor. La diferencia de potencial es registrada en un
voltímetro calibrado en unidades de pH.
EL sistema de electrodos para la medición de la PCO2 usa principios
similares a aquellos descritos con el medidor de pH. Este utiliza un
electrodo medidor de PCO2 de Severinghaus, que combina un electrodo de vidrio
medidor de pH y un electrodo de plata – cloruro de plata de referencia. Una
membrana permeable al CO2 pero no a los iones hidrógeno separa la muestra del
sistema medidor. El electrodo de PCO2 también contiene un espaciador
(generalmente una membrana porosa de dacrón o nylon) que actúa como un
soporte para una placa acuosa de bicarbonato. Cuando el CO2 difunde a través
de la membrana y dentro del soporte, el pH del electrodo cambia debido al
cambio en la concentración de bicarbonato de acuerdo con la ecuación:
La corriente de salida de este electrodo modificado de pH es
proporcional a la PCO2 presente en la muestra
La PO2 es medida usando un sistema de electrodo polarográfico que
consiste en un cátodo de platino (en el centro del cilindro de vidrio) y un
ánodo de plata - cloruro de plata. Una membrana permeable al oxígeno separa
la muestra sanguínea del sistema de medición. El oxígeno que difunde a través
de la membrana es reducido por el cátodo cuando un potencial de 0.7 V es
aplicado entre el ánodo y el cátodo (voltaje polarizante). Las siguientes
reacciones representan las reacciones que ocurren en el cátodo.
O2 + 2h2o + 4E 4 oh
El circuito es completado cuando la plata es oxidad por el ánodo:
La corriente desarrollada por estas reacciones es directamente
proporcional a la PO2 de la muestra sanguínea.
Los analizadores de gases sanguíneos pueden también corregir
resultados de acuerdo a la temperatura que tenía el paciente en el momento de
recolección de la muestra. Otros parámetros como la hemoglobina y la fracción
inspirada de oxígeno (FiO2) deben ser ingresados para ayudar con las
mediciones de los instrumentos. Los parámetros adicionales son derivados
matemáticamente a partir de los valores de pH, PO2 y PCO2 medidos. Los
analizadores con interfaces de computador pueden enviar sus datos
automáticamente a un sistema de información del laboratorio. Algunos pueden
además imprimir sus datos usando impresoras convencionales.
Electrodos:
Los electrodos son superficies sobre las que
tienen lugar las semi-reacciones de oxidación y de reducción. Pueden o no participar
en las reacciones. Aquellos que no reaccionan se llaman electrodos inertes.
Hay electrodos sólidos como Zn, Cu, Pt, Ag, líquidos como el Hg, y gaseosos
como el electrodo de H2.
Independientemente del tipo de celda
(electrolítica o galvánica) los electrodos se identifican de la manera
siguiente. Por los electrodos entra y sale la corriente eléctrica.
El cátodo es el electrodo en el que tiene lugar la reducción.
El ánodo es el electrodo en el que tiene lugar la oxidación.
Potenciometría:
La potenciometría
no es más que la medición de la diferencia de potencial de una celda
electroquímica (y en un alto porcentaje de las veces, para aplicaciones comunes, la diferencia de potencial se mide
cuando la corriente que pasa por los
electrodos es igual a cero). El
instrumental necesario incluye un electrodo de referencia, un electrodo
indicador y un dispositivo para medir esa diferencia de potencial.
Electrodos de referencia:
Como lo que se mide es una diferencia de
potencial entre dos electrodos es deseable que el potencial de uno de los
electrodos sea conocido, constante en el tiempo e independiente de la
composición de la solución que se estudia. A este tipo de electrodos se les
conoce como electrodos de referencia. El electrodo de referencia además debe
obedecer la ley de Nernst, debe retornar a su potencial original después de
haber estado sometido a corrientes pequeñas, y que sus propiedades varíen
poco con la temperatura.
Electrodos indicadores:
Un
electrodo indicador ideal responde de forma rápida y reproducible a los
cambios de actividad del ion analito. Aunque ningún electrodo indicador es
absolutamente específico en su respuesta, actualmente se dispone de unos
pocos que son marcadamente selectivos. Hay dos tipos de electrodos
indicadores: metálicos y de membrana.
Electrodos Indicadores de Membrana
Existe una gran variedad de electrodos de
membrana que permiten la determinación rápida y selectiva de numerosos
cationes y aniones por medidas potenciométricas directas. Debido a su gran
selectividad a menudo se les llama electrodos selectivos de iones. También se
les conoce como electrodos de pIon debido a que su respuesta se registra
generalmente como una función p, por ejemplo pH, pCa, pN03, etc. Los
electrodos de membrana selectivos de iones difieren en la composición física
o química de la membrana. El mecanismo general por el que son selectivos a un
ión particular depende de la naturaleza de la membrana, a diferencia de los
electrodos indicadores metálicos para los que el potencial tiene su origen en
la tendencia de una reacción de oxidación/reducción a producirse en la
superficie del electrodo. En los electrodos de membrana, por el contrario, el
potencial observado es un potencial de unió que se desarrolla en la membrana
que separa la disolución del analito de la disolución de referencia.
Las
membranas de estos electrodos deben tener ciertas propiedades:
1. Solubilidad mínima: Esta es una
propiedad muy importante ya que es necesario garantizar que la estructura de
la membrana no se altere durante el análisis. Como las disoluciones del
analito son generalmente acuosas, muchas membranas están formadas por
moléculas grandes o agregados moleculares insolubles en agua tales como los
vidrios de sílice o resinas poliméricas. Los compuestos inorgánicos iónicos
de baja solubilidad, tales como los haluros de plata, también se pueden
convertir en membranas.
2. Conductividad eléctrica. Una membrana
debe presentar algo de conductividad eléctrica aunque sea pequeña.
Generalmente, esta conducción se debe a la migración en el interior de la
membrana de iones con una sola carga.
3. Reactividad selectiva con el analito. La
membrana o alguna de las especies contenida en la matriz de la membrana deben
ser capaces de unirse selectivamente con los iones del analito. Existen tres
tipos de uniones: por intercambio iónico, por cristalización y por
acomplejación. Los dos primeros son los más comunes.
Electrodos de vidrio:
El electrodo de vidrio es un electrodo
indicador de membrana selectivo a iones hidróneo y constituye la pieza
fundamental en la medición potenciométrica del pH. Su uso se encuentra
ampliamente difundido ya que hasta el momento no se conoce otra técnica tan
precisa como esta. El principio del electrodo de vidrio fue descubierto
accidentalmente por McInnes y Dole cuando observaron que el vidrio que
estaban utilizando en sus investigaciones era sensible a variaciones de pH.
1-Luego de su descubrimiento estudiaron
además la influencia de la composición en el comportamiento de dichos
electrodos.
2-Su investigación constituye la base de
los electrodos empleados actualmente.
El cuerpo de los electrodos de vidrio está
formados por un tubo de vidrio (o plástico) no conductor y un bulbo sensible
a iones H+(membrana). En su interior hay un electrodo de referencia interno
que no es sensible a los cambios de pH, por ejemplo Ag/AgCl, y una solución
de concentración conocida de iones hidróneo.
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