Mejorando la calidad de vida
El campo de la química analítica ha mejorado enormemente la calidad de vida humana. Las técnicas de química analítica permiten diagnosticar y tratar enfermedades. También se utilizan en el diseño de medicamentos y métodos que salvan vidas y que garantizan un entorno no tóxico, así como un suministro de agua potable y alimentos comestibles. Dos métodos de química analítica que se utilizan tanto en ciencias ambientales como en medicina son la turbidimetría y la nefelometría.
¿Qué es la nefelometría?
Si las partículas están suspendidas en una solución y no se disuelven, reflejarán, absorberán o dispersarán la luz dirigida a la solución. La turbidez es una propiedad de una muestra de solución causada por la presencia de partículas suspendidas en ella. Estas partículas pueden ser una variedad de cosas diferentes, como tierra, arcilla o incluso microorganismos. La nefelometría es una técnica de química analítica que encuentra la concentración de partículas en una solución midiendo la intensidad de la luz dispersada por las partículas en la muestra. En otras palabras, cuantas más partículas haya y mayor sea la concentración, mayor será la cantidad de luz que se dispersa. Esto se puede expresar mediante la ecuación:
I s = k s × I o × C, donde:
- I s es la intensidad de la luz dispersa
- K s es una constante de calibración para el sistema.
- I o es la intensidad inicial de la fuente de luz.
- C es la concentración de partículas en la solución.
En nefelometría, la luz incidente se dirige a la muestra y luego se coloca un detector de algún tipo en ángulo con respecto al haz de luz incidente. Este ángulo se elige de modo que se pueda detectar la mayor cantidad de luz dispersada.
¿Qué es la turbidimetría?
La turbidimetría es otra técnica analítica similar a la nefelometría. Sin embargo, hay algunas diferencias. En la turbidimetría, se hace pasar luz de una longitud de onda conocida a través de la muestra que se va a analizar. El detector de la luz que ha pasado se alinea con la fuente de luz original y se mide la disminución de la transmisión de luz. Entonces, lo que se mide aquí es en realidad la absorción de luz por las partículas. Esta absorbancia aumenta a medida que aumenta la concentración de partículas en la muestra. Luego, la turbiedad de la muestra se deriva de valores que se basan en mediciones comparativas de soluciones de referencia.
Nefelometría versus turbidimetría
Los químicos analíticos deben plantearse una pregunta importante: «Para una muestra determinada, ¿debería utilizar nefelometría o turbidimetría para medir la turbidez?». La elección de la técnica depende principalmente del tamaño de las partículas que dispersan la luz en la muestra y de la concentración de partículas en la muestra.
Recuerde que en nefelometría estamos midiendo la luz que dispersan las partículas de la muestra. Sin embargo, la dispersión sólo ocurrirá si el tamaño de la partícula es menor que la longitud de onda de la luz incidente. Si la partícula es demasiado grande, la luz se reflejará. Por esta razón, la nefelometría es mejor para analizar muestras que contienen partículas más pequeñas, y la turbidimetría es mejor para muestras con partículas más grandes porque se trata más de transmisión de luz que de dispersión de luz.
Debido a que las muestras con concentraciones muy pequeñas de partículas permiten que la mayor parte de la luz incidente se transmita a través de la muestra, la nefelometría se utiliza mejor para muestras de menor concentración. Sin embargo, si la concentración de partículas es alta, hay mucha menos transmisión de luz. En este caso, la turbidimetría es la mejor opción para el análisis de muestras de alta concentración porque la transmisión de luz se puede medir fácilmente en esas condiciones.
Aplicaciones de la nefelometría
La nefelometría tiene muchas aplicaciones en las ciencias ambientales para el análisis de la calidad del agua, pero incluso antes se utilizaba en medicina. La nefelometría se puede automatizar para poder procesar muchas muestras rápidamente y obtener información de diagnóstico que es importante para el tratamiento del paciente. Las aplicaciones médicas incluyen:
Niveles de proteína en plasma sanguíneo
Las proteínas del plasma sanguíneo son las diversas proteínas que se encuentran en el plasma sanguíneo. Estos incluyen las inmunoglobulinas que combaten las infecciones, así como coagulantes para la coagulación de la sangre y minerales y electrolitos que mantienen el equilibrio ácido-base adecuado. La nefelometría se utiliza para cuantificar estas proteínas plasmáticas.
Cuantificación de Cadenas Ligeras Libres
Las inmunoglobulinas son proteínas de gran tamaño que están formadas por otras más pequeñas que están unidas entre sí. Los componentes que forman las inmunoglobulinas son cadenas ligeras. Es normal que una cierta cantidad de cadenas ligeras libres (las que no se han unido para convertirse en inmunoglobulinas) permanezcan en el plasma sanguíneo. Sin embargo, cuando el número de cadenas ligeras libres es mayor o menor de lo normal, esto podría indicar la presencia de una enfermedad como el mieloma múltiple, que es un cáncer de la sangre. La nefelometría se utiliza para medir y cuantificar estas cadenas ligeras libres en medicina.
Ensayos de solubilidad de fármacos
En el diseño y fabricación de fármacos, es importante analizar la solubilidad del fármaco antes de completar la fabricación y producción. Esto se debe a que la solubilidad del fármaco afecta la capacidad del cuerpo para absorberlo y utilizarlo, lo que influye en la determinación de la dosis más eficaz. En la industria farmacéutica, se utiliza una técnica llamada detección automática de solubilidad cinética para probar esta solubilidad. Se trata de una técnica de nefelometría que permite probar rápidamente una serie de diluciones de fármacos para poder identificar la mejor mediante dispersión de luz para encontrar cualquier material no disuelto.
Crecimiento microbiano
Las técnicas de nefelometría también se pueden utilizar para medir el crecimiento microbiano. Cuando la cantidad de bacterias comienza a crecer (como en una infección), su número creciente puede detectarse mediante la dispersión de la luz. Debido a que las bacterias son generalmente partículas pequeñas, la nefelometría es una opción adecuada para cuantificar su número.
Resumen de la lección
La turbidez es causada por partículas suspendidas que están presentes en una solución. La nefelometría es una técnica que mide la intensidad de la luz dispersada por las partículas de una muestra para encontrar su concentración. El detector de luz se coloca en ángulo con respecto a la luz incidente. Esta técnica tiende a ser una mejor opción para analizar muestras con partículas más pequeñas y/o concentraciones más altas.
La turbidimetría es una técnica utilizada para medir la turbidez mediante el uso de luz incidente de una longitud de onda conocida. El detector de luz transmitida está alineado con la luz incidente. Luego, la turbidez de la muestra se deriva de valores basados en soluciones de referencia. La turbidimetría tiende a ser una mejor técnica para muestras con partículas más grandes y/o concentraciones más bajas.
La nefelometría tiene aplicaciones en medicina. Las proteínas del plasma sanguíneo se encuentran en el plasma sanguíneo e incluyen inmunoglobulinas que combaten las infecciones y coagulantes para la coagulación de la sangre. Las cadenas ligeras libres son proteínas plasmáticas más pequeñas que no se han unido para formar inmunoglobulinas. La detección automatizada de solubilidad cinética se utiliza en la industria farmacéutica para probar la solubilidad de los fármacos. La nefelometría también se puede utilizar para medir el crecimiento bacteriano.
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