Osmolaliteit een belangrijke parameter, maar wat is dit eigenlijk?

Iedereen heeft wel eens gehoord van het woord Osmose, maar wat is dat eigenlijk.

Osmose is een proces op basis van diffusie waarbij een vloeistof, waarin stoffen zijn opgelost, door een zogenaamd halfdoorlatend membraan (een semipermeabele wand) stroomt. Dit membraan laat wel de vloeistof door, maar niet de opgeloste stoffen. Water heeft de neiging om te stromen in de richting van vloeistof met  een hoge concentratie aan opgeloste stoffen. Er  is dus een zuigende werking van water aan de kant met veel opgeloste stoffen. Dit proces noemen wij Osmose.

De stromingsrichting van water bij osmose is van een lage naar een hoge concentratie aan zouten, zoals bij elk diffusieproces. Hierbij zal het water door de semipermeabele wand gaan naar de kant met de hogere concentratie aan zouten totdat de vrije energieverdeling van het water aan beide kanten in evenwicht is. Hierbij is Delta H de Osmotische druk.

Biologische processen

 

Osmose speelt in biologische systemen een belangrijke rol waar de vochthuishouding en vochtbalans door osmose wordt bepaald. Biologische organismen gedijen het best in een waterig milieu met een optimaal zoutgehalte, dit komt omdat zouten een belangrijke invloed hebben op de vochthuishouding in deze systemen, waarbij osmose een belangrijke rol speelt.

Osmotische processen zorgen er namelijk voor dat water vrij in en uit de cellen kunnen vloeien. Dit komt omdat celwanden semi-permeabel zijn, hierbij kan water wel vrij in en uit de cellen bewegen maar de opgeloste zouten, proteïnen  en andere stoffen, kunnen dat niet. Veel biologische processen zijn erop gericht om deze scheiding tot stand te brengen en in stand te houden.

Wanneer het zoutgehalte buiten de cel hoger is dan in de cel zal het water uit de cellen stromen, dit noemen we een Hypertoon milieu, de cel zal dan kleiner worden en mogelijk verschrompelen. Als het zoutgehalte buiten de cel kleiner is, dan zal de cel groter worden door watertoevoer, waarbij de omgeving Hypotoon is. Om een cel in goede conditie te houden is het belangrijk dat er een optimaal evenwicht is tussen het zoutgehalte binnen en buiten de cel,  dit wordt een isotoon milieu genoemd.

 

Bij het  bepalen van  de vochthuishouding in het menselijk lichaam en bij het kweken van cellen zowel micro- biologisch, dierlijk en plantaardig is deze kennis belangrijk om een optimaal milieu voor de cellen te creëren en controleren. Hierdoor zullen cellen beter groeien en functioneren. Een Osmolaliteit van 300 mOsmol/kg is in de meeste biologische processen een isotoon milieu, wat als optimaal wordt beschouwd.  

Ook in het menselijk lichaam speelt osmose een belangrijke rol , om de vochthuishouding tussen de cellen en het weefsel in stand te houden. De bepaling van osmolaliteit binnen de Klinische chemie is daarom vaak een belangrijke parameter om de zoutbalans in een patiënt te kunnen controleren.  

 

Hoe meten we de osmolaliteit:

Het meten van de osmolaliteit, wat in feite het meten van het zoutgehalte is, is dus  een belangrijke parameter en wordt met name gedaan door middel van een Osmometer.

Osmometers worden veelvuldig gebruikt om de osmolaliteit van waterige monsters te meten. De vriespuntverlagingsmethode is de meest gebruikte methode in laboratoria, omdat deze technologie zeer snel, precies en nauwkeurig is

De bepaling van de totale osmolaliteit in waterige oplossingen wordt gedaan door het vergelijken van het vriespunt van puur water en het vriespunt van een (waterige) oplossing.  Zoals we weten heeft water een vriespunt van 0 °C, wanneer we zout aan water toevoegen zal het vriespunt dalen, waarbij een zoutoplossing met een concentratie van 1 Osmol/kg =  een  vriespunt heeft van -1.858 °C. Deze kennis wordt gebruikt om het zoutgehalte / osmolaliteit te meten en te berekenen.

 

 

 

 

Het Meetprincipe van een Vriespunt Osmometer

Het monster wordt in een cupje gekoeld door een Peltier koelelement. Tegelijkertijd wordt de temperatuur van het monster elektronisch gemeten met een thermistor probe. Wanneer het monster een vooraf bepaalde temperatuur van -7 ^oC bereikt, wordt de kristallisatie van het monster automatisch gestart door injectie van een ijskristal en zal het onderkoelde monster direct bevriezen waarbij de temperatuur van de oplossing stijgt door de warmte die vrijkomt bij de kristallisatie (het verschil in temperatuur tussen het vriespunt bij 0 ^oC  en de kristallisatie temperatuur = ΔT Delta T).  Zie grafiek:

De Delta ΔT  (vriespuntsdaling = Freezing point depression) is een maat voor de osmolaliteit van de oplossing,  waarbij de concentratie van de osmotisch werkzame stoffen in een vloeistof wordt weergegeven in mOsmol/kg.

C_osm = ΔT / K

Waarbij:

C_osm         = osmolaliteit [Osmol/kg]

ΔT           = vriespuntsdaling (°C)

K             = 1.858 °C kg/osmol vriespuntconstante

Osmometers worden in veel sectoren toegepast voor;

• Klinische analyses voor bepaling van osmolaliteit in zweet, urine, bloed en bloedplasma.
• Kwaliteitscontrole en ontwikkeling van farmaceutische producten zoals injectievloeistoffen/medicijnen, infuusvloeistoffen, oogdruppels en vaccins
• Optimalisatie van cel en weefsel kweek en micro biologische processen en controle van bioreactoren. Osmolaliteit is een zeer belangrijk parameter om optimale groei omstandigheden te controleren en bij te sturen.

Al met al is Osmolaliteit een belangrijke bepaling in een breed applicatie gebied.

Wanneer u vragen heeft over deze bepaling neem dan gerust contact op met SALM EN KIPP, tel 0346 269090 of e-mail naar info@salm-en-kipp.nl

Gonotec Osmometer type Osmomat 3000D