אוסמומטריית נקודת הקפאה ביישומי מדעי החיים

ראיון עם Till Myrach בניצוחו של James Ives, MPsych

אנא תן סקירה כללית של אוסמומטריה באופן כללי.

אוסמומטריה היא שיטה לקביעת האוסמוליות של דגימה. זהו המספר הכולל של חלקיקים פעילים אוסמוטי שנפתרו בתמיסה. חלקיקים אלה משפיעים על התכונות הקוליגטיביות של התמיסה, הכוללות את נקודת הרתיחה והקפיאה, אך גם את לחץ האדים למשל.

© Shutterstock.com / Besjunior

בעוד שהפרמטר הראשון מוגבה עם מספר גדל והולך של חלקיקים בתמיסה, שני האחרים יורדים. הנקודה המרתקת באוסמולאליות היא שהיא תלויה במספר החלקיקים המומסים אך לא באופי הכימי שלהם.

לכן, זה יכול להיחשב כערך המייצג את הריכוז הכולל של מומסים. תחום יישום למשל הוא בקרת איכות של משקאות איזוטוניים.

באיזה עקרון מדידה נעשה שימוש ב-K-7400S חצי-מיקרו אוסמומטר של קנאואר כדי לקבוע את האוסמולאליות של נוזלי דגימה?

האוסמומטר שלנו מבוסס על העיקרון של אוסמומטריית נקודת הקפאה. כאמור, נקודת הקיפאון של תמיסה יורדת עם מספר הולך וגדל של חלקיקים מומסים ושינוי זה נקבע במדויק על ידי ה-K-7400S.

בשלב ראשון האוסמומטר מקרר את המדגם במהירות מטמפרטורת החדר מתחת ל-0 מעלות צלזיוס. למרות שהטמפרטורה של הדגימה יורדת אפילו מתחת לנקודת הקיפאון בפועל, התמיסה נשארת נוזלית.

בטמפרטורה מוגדרת מראש, ההקפאה מתחילה על ידי תנועה קטנה של חוט שצולל לתוך המדגם. מערבולת זו גורמת להתגבשות אחידה ואיזון טמפרטורה לאחר מכן בנקודת הקיפאון של המדגם.

במהלך כל התהליך טמפרטורת הדגימות מנוטרת במדויק על ידי תרמיסטור ברזולוציה גבוהה. לבסוף, בהתבסס על נקודת ההקפאה וכיול ייחוס האוסמולליות של המדגם מחושבת ומדווחת על ידי האוסמומטר.

כמה מדויק תרמיסטור האוסמומטר K-7400S של קנאואר? איך זה משפיע על מידת הדיוק של ה-K-7400S?

לתרמיסטור רזולוציה של 1/1000 K כדי לזהות אפילו את השינויים הקלים ביותר בטמפרטורה. מכיוון שהאוסמולאליות מתאמת ישירות לנקודת הקיפאון של תמיסה, הקביעה המדויקת של טמפרטורת ההקפאה חיונית כדי לקבל ערך אוסמולאליות אמין. לפיכך, התרמיסטור הוא אחד ממרכיבי המפתח של האוסמומטר.

לאילו יישומים ניתן להשתמש באוסמומטר Knauer K-7400S?

יש מגוון רחב של יישומים אפשריים עבור K-7400S. הוא משמש לעתים קרובות למשל בבתי מרקחת, במיוחד כדי לבקר את איכות ההכנות האצווה.

זה יכול להיות פתרונות טריוויאליים כמו טיפות עיניים ותמיסת שטיפה לעדשות מגע, אבל הספקטרום משתרע גם לתמיסת עירוי מורכבת לטיפול בכאב.

מלבד זאת תעשיית המזון היא שוק צומח עבורנו. עם הופעת המשקאות האיזוטוניים, אנו מוכרים יותר ויותר מכשירים למבשלות בירה ויצרני משקאות קלים שצריכים לבדוק את האוסמולאליות של משקאות הספורט שלהם.

מה המשמעות של איזוטונית בהקשר זה? מדוע חשוב להיות מסוגל לבדוק את המשקאות הללו?

איזוטוני – או איזו-אוסמוטי – בהקשר זה פירושו שלמשקה יש אוסמולאליות זהה לדם אנושי. הודות לתכונה זו, המינרלים והחומרים התזונתיים הכלולים יכולים להיספג מהר יותר מאשר ממשקאות לא איזוטוניים, כגון קולה ומיץ. זהו יתרון, במיוחד עבור ספורטאים, שכן הם יכולים להתאושש מהר יותר לאחר פעילות ספורטיבית מתישה.

כדי לתייג משקה כ"איזוטוני" יש לבצע ניטור קבוע של האוסמולליות כדי להבטיח את נכונות ההצהרה. הרשות האירופית לבטיחות מזון (EFSA) הגדירה את הטווח האיזוטוני של נוזלים כ-300 mOsmol/kg ± 10%.

KNAUER נוסדה לפני 55 שנה והאוסמומטר היה המוצר הראשון של החברה ששווק בהצלחה. כיצד השתנו אוסמומטרים מאז?

האוסמומטר הראשון שלנו היה תחושה באותה תקופה מכיוון שהיה לו דיוק גבוה מאוד והיה ממש קטן. שתי התכונות עדיין חלות על האוסמומטר הנוכחי שלנו, אבל מאז גם היבטים אחרים הפכו יותר ויותר רלוונטיים.

השימושיות והידידותיות למשתמש שופרו לצמיתות ועם הדיגיטליזציה המתקדמת הרחבנו גם את פונקציות האוסמומטרים ופיתחנו תוכנה מיוחדת – EuroOsmo 7400.

אילו תכונות נוספות נותן ה-EuroOsmo 7400 לאוסמומטר? כיצד ניתן לשלוט ב-K-7400S?

ה-K-7400S הוא מכשיר עצמאי עם כל הפונקציות הדרושות הזמינות למדידות שגרתיות. עם זאת, לקוחות רבים מעדיפים לבצע ולתעד את הניתוח שלהם באמצעות מחשב.

עבור לקוחות אלה, אנו מציעים את תוכנת EuroOsmo 7400. מלבד ביצוע מדידות ושינוי הגדרות, ניתן גם לתת שמות לדוגמאות בנפרד. ניתן לעשות זאת על ידי הקלדה או על ידי שימוש בסורק ברקוד, תוך מזעור הקצאה כוזבת של תוצאות.

ניתן לשמור את הנתונים כמובן ולייצא לפורמטים שונים של קבצים, לשימוש במערכות ניהול מידע במעבדה (LIMS).

מה צופן העתיד של האוסמוממטרים של קנאואר? אילו התקדמות אתה מקווה לראות בשנים הקרובות?

לאחר שהפחית בהצלחה את נפח הדגימה ל-50 μl עם K-7400S שלנו, אחד מהמוקדים שלנו כעת הוא למזער עוד יותר את זמן המדידה. KNAUER גם תמשיך לייעל את תהליך המדידה עצמו.

שיפור המוצר נעשה בתקשורת רציפה עם לקוחותינו. לכן, אם ברצונך לספק משוב או הצעות לגבי מדי האוסמומטים שלנו, שלח דוא"ל אל (מוגן באימייל).

היכן יכולים הקוראים למצוא מידע נוסף?

באתר האינטרנט שלנו, הקוראים שלך יכולים למצוא מידע נוסף על האוסממטר K-7400S שלנו, כמו גם הרקע התיאורטי של האוסמומטריה תחת www.knauer.net/osmometry

אודות ד"ר טיל מירך, מנהל מוצר, KNAUER

בין השנים 2004-2009 למד טיל מדעי החיים מולקולריים וביוטכנולוגיה צמחית באוניברסיטאות בליבק והנובר. ב-2015 סיים את הדוקטורט שלו בביוכימיה של צמחים ב-Freie Universität בברלין. טיל הצטרף ל-KNAUER בשנת 2016 כמנהל מוצר עבור אוסמומטרים.