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渗透压摩尔浓度测定法 1 1 简述 溶剂通过半透膜由低浓度向高浓度扩散的现象称为渗透 阻止渗透所需施加的压力称为渗透压 2 渗透压产生原理 扩散 溶剂和溶质分子都具有从浓度较高的地方向浓度较低的地方移动的特性 其产生的原因为分子热运动 例 硫酸铜溶液 水 3 渗透溶剂通过半透膜由低浓度向高浓度扩散的现象称为渗透 例 水 半透膜 蔗糖溶液 4 渗透压在生物体中起到重要作用 每一个活细胞的表面膜具有半透膜特性 即水可以透过 而溶解于水中的其它无机物和有机物不能随意透过 水透入细胞中 可产生一定的压力 从而保持细胞有一定的形状和弹性 5 机体的体液中主要成分是水 其中溶有许多有机物和无机物 在正常状态下 体液中的物质成分相当稳定 它们在细胞内外的分布和交换亦处于动态平衡中 体液中物质成分的稳定保证了体液作为一种溶液所具有的一系列理化性质 如密度 酸碱度 渗透压 离子强度 电导率 表面张力 介电常数等的相对稳定 体液维持一定的渗透压 是构成机体内环境相对稳定的最重要条件之一 6 渗透压对红细胞的影响 0 9 氯化钠注射液 286mOsmol kg左右 将正常红细胞悬浮于不同浓度的NaCl溶液中可以看到 在等渗溶液中的红细胞保持正常大小和双凹圆碟形 在渗透压递减的一系列溶液中 红细胞逐渐胀大并双侧凸起 当体积增加30 时成为球形 体积增加45 60 则细胞膜损伤而发生溶血 这时血红蛋白逸出细胞外 仅留下一个双凹圆碟形细胞膜空壳 正常人的红细胞一般在0 42 NaCl溶液中开始出现溶血 在0 35 NaCl溶液中完全溶血 7 红细胞在不同渗透浓度氯化钠溶液中的形态 8 生物膜 例如人体的细胞膜或毛细管壁 一般具有半透膜的性质 在制作注射剂在制备注射剂 眼用制剂等药物制剂时 必须考虑其渗透压 对静脉输液 营养液 电解质或渗透利尿药 如甘露醇注射液 应在标签上注明溶液的渗透压摩尔浓度 以提供临床医生参考 9 人体所有器官和组织 除肾的髓质部分外 几乎都有者相等的渗透压环境 如细胞内外的物质成分虽然不尽相同 但细胞内外的渗透压却是相等的 体液的渗透压平衡一旦发生紊乱或破坏 则势必引起各种体液之间以及细胞内外之间水的移动 继而引起体液中的水 无机物和有机物含量的变化 并最后导致体液平衡以及机体功能活动的紊乱或破坏 10 渗透压的临床应用 渗透压测定是诊断水 电解质和酸碱平衡紊乱 制定输液具体方案和确定输液具体步骤的实验室检查项目之一 血液渗透压紊乱综合征脱水和水肿与体液渗透压紊乱评价肾脏的尿浓缩和稀释功能监护人工透析鉴定神经内分泌障碍和失调 11 正常体液 血浆 渗透压 平均为298mOsmol kg 正常范围为280 310mOsmol kg 美国药典附录中为285 310mOsmol kg 因血浆采样标本 抗凝剂 测定时间 环境温度 测定仪器的不同 文献报道有一些差别 女性比男性略低 季节 夏季总体液量较多 血液稀释 渗透压比冬季低 饮食 高盐 高蛋白 肉类食物可使血液中钠离子 尿素氮等浓度增高 使渗透压也增高 12 渗透压摩尔浓度测定法 13 国外药典 如USP 版 1980 BP1993年版 1994年增补本 JP12 1990 开始收载渗透压摩尔浓度测定法 中国药典从2000年版起也在附录中增订了渗透压摩尔浓度测定法 USP OSMOLALITYANDOSMOLARITY 785 BP OSMOLALITY DeterminationofA228EP OSMOLALITY2 2 35JP Osmolarity Determination2 47 14 测定方法 使用半透膜的直接方法 半透膜式渗透压计 不使用半透膜的间接方法 晶体渗透压计 15 使用半透膜的直接方法 可分为袋状半透膜式和平板状半透膜式等几大类 高分子溶液 溶剂和溶质分子量差别较大 选择和制作半透膜还是比较容易的 此方法适用与高分子溶液渗透压测定 即胶体渗透压测定 低分子溶液 尤其溶质分子量小于10000以下 由于分子量差别不是很悬殊或比较小 选择和制作半透膜较困难 此方法原理上可行 但在技术上有很大困难和不便 16 不使用半透膜的间接方法 冰点下降 药典采用 操作简便 精确度高 测量迅速 对生物样品无不良影响 蒸气压下降 简单快速 样品用量极微小 沸点上升 因在高温下进行 对生物样品有影响 会引起蛋白质等胶体物质变性或分解 与冰点下降法比较 灵敏度较低 17 依数性 由物理化学的论述得知 稀溶液中溶剂的蒸汽压降低 冰点下降 沸点升高 溶质不挥发 和产生渗透压 有半透膜条件下 的数值 仅与一定量溶液中溶质的质点 分子 离子 数有关 而与溶质的本性无关 这些性质称其为稀溶液的 依数性 18 四个依数性 冰点下降 Tf Kf m蒸气压下降 Pv Kv m沸点上升 Tb Kb m渗透压 Po Ko m式中Kf Kv Kb Ko均为常数 19 渗透压摩尔浓度的单位与计算 中国药典 2000年版 mOsmol L或mOsM 现行版药典 渗透压摩尔浓度的单位 通常以每千克溶剂中溶质的毫渗透压摩尔来表示 即mOsmol kg 毫渗透压摩尔浓度 mOsmol kg 每千克溶剂中溶解的溶质克数 g kg 分子量 g n 1000式中n为一个溶质分子溶解时形成的粒子数 在理想溶液中 例如葡萄糖n 1 氯化钠或硫酸镁n 2 氯化钙n 3 枸橼酸钠n 4 20 在生理范围及很稀的溶液中 其渗透压摩尔浓度与理想状态下的计算值偏差较小 随着溶液浓度的增加 与理想值比较 实际渗透压摩尔浓度下降 例如0 9 氯化钠注射液 理想毫渗透压摩尔浓度是2 9 58 4 1000 308mOsmol kg 而实际上在此浓度时氯化钠溶液的n稍小于2 其实际测得值是286mOsmol kg 复杂混合物 如水解蛋白注射液的理论渗透压摩尔浓度不容易计算 因此通常采用实际测定值表示 21 USP渗透压摩尔浓度测定法附录中 特别强调渗透压摩尔浓度理论值 osmolarity 和渗透压摩尔浓度测定值 osmolality 之间的差异 以1 万古霉素的0 9 氯化钠溶液为例理论计算值 3 10g L 1449 25 2 9 58 4 1000 329mOsmol kg 偏高渗但实际测定仅为255mOsmol kg 22 冰点下降法原理 在理想的稀溶液中 冰点下降符合 Tf Kf m的关系 式中 Tf为冰点下降 Kf为冰点下降常数 实验表明 mol的任何非电解质溶液 等于6 023E23个分子颗粒数 溶解于 kg水中 则使水的冰点温度由 下降至 1 860 m为重量摩尔浓度 而渗透压符合 Po Ko m的关系 式中Po为渗透压 Ko为渗透压常数 m为溶液的重量摩尔浓度 由于两式中的浓度等同 故可以用冰点下降原理测定溶液的渗透压摩尔浓度 23 冰点是指以水为溶剂的溶液从液态变为固态的温度 也是该溶液冰水共存平衡状态下的温度 对水溶液进行连续冷却过程中 当温度已达到该溶液的冰点 甚至低于冰点而不发生结冰的温度 称之为过冷温度 当溶液达到过冷温度时是极为不稳定的 如果给其引入冰晶或扰动都会引起结冰现象发生 24 结冰示意图 25 从结冰过程示意曲线可以看出 当供试溶液温度从室温冷却到设定的过冷温度时 仪器采用振荡器 或金属探针 诱导其结冰 在溶液由液态变为固态过程中 分子能量由高能态向低能态转化 多余的分子能量便以热的形式释放出来 即为 晶化热 而使供试溶液温度暂短回升 并呈冰水共存平衡状态 短时间内温度相对保持不变 为测温系统提供准确测温的平台 此时测得的温度 即为供试溶液冰点温度 26 常用仪器 上海医科大学仪器厂 FM 8P全自动冰点渗透压计 天津天河医疗仪器有限公司 SMC30渗透压摩尔浓度测定仪 天津市天大天发科技有限公司 STY 1渗透压测定仪 美国Advanced公司 OSMOMETERMODEL3D3冰点渗透压仪 27 渗透压计由一个供试溶液测定试管 带有温度调节器的冷却装置和一对热敏电阻组成 测定时将测定探头浸入供试溶液的中心 并降至仪器的冷却槽中 启动制冷系统 当供试溶液的温度降至凝固点以下时 仪器采用振荡器 或金属探针 诱导溶液结冰 自动记录冰点下降的温度 仪器显示的测定值可以是冰点下降的温度 也可以是渗透压摩尔浓度 28 仪器的系统结构 29 渗透压校正用标准溶液的制备 精密称取经500 650 干燥40 50分钟并置硅胶干燥器中放冷至室温的基准氯化钠适量 按下表中每个标准溶液相当的重量 置100ml量瓶中 加水溶解并稀释至刻度 摇匀 即得 30 31 毫渗透摩尔压浓度测定 用一定体积 按仪器说明书规定 新鲜制备的水调节仪器零点 再采用两个不同浓度的标准溶液校正仪器 它们的毫渗透压摩尔浓度应跨越供试品溶液浓度的两侧 然后测定供试品溶液的毫渗透压摩尔浓度 当供试品溶液的毫渗透压摩尔浓度大于仪器的测定范围时 用适宜的溶剂稀释至可测定的毫渗透压摩尔浓度范围内 当供试品为固体 先溶于适宜的溶剂中 再进行测定 32 毫渗透压摩尔浓度比的测定 定义 供试品与0 9 g ml 氯化钠溶液的毫渗透压摩尔浓度比率称为毫渗透压摩尔浓度比 公式 毫渗透压摩尔浓度比 OT OSOT和OS分别为供试品与标准溶液的毫渗透压摩尔浓度 毫渗透压摩尔浓度比测定用标准溶液的配制 精密称取经500 650 干燥40 50分钟并置硅胶干燥器放冷至室温的基准氯化钠0 900g 置100ml量瓶中 加水溶解并稀释至刻度 摇匀 即得 33 注意事项 为了使测定结果准确并有良好的重现性 应避免测定溶液中存有气泡 在每次测定后应用纯化水清洗热敏探头并用软纸将其擦干 如重复测定一份样品 需重新取样至另一干净的测定管中 因为结冰后再融化的过程中 溶质可能已不是均匀分布于固相与液相中 从而导致过早结晶 影响测定结果的重现性 34 2005年药典增补本 静脉输液应尽可能与血液等渗 并应检查渗透压 35 中国药典 2010年版附录增修订及科研项目任务表 注射剂增订 渗透压摩尔浓度 除另有规定外 溶液型静脉注射液 照渗透压摩尔浓度测定法 附录IXG 检查 均应符合规定 渗透压摩尔浓度测定法增订注射用无菌粉末的测定方法 规定静脉输液等 等渗 溶液的渗透压摩尔浓度的范围 研究高渗透压溶液的测定 氨基酸等不同规格的渗透压的判定 确定高渗透压的限值等 36 2010年版药典公示品种 上报数据 渗透压课题 xls正式上报稿 doc盐酸米托蒽醌氯化钠注射液 检查 渗透压摩尔浓度取本品 依法检查 附录 G 毫渗透压摩尔浓度应为280 320mOsmol kg 复方氯化钠注射液 检查 渗透压摩尔浓度取本品 依法检查 附录 G 渗透压摩尔浓度应为260 320mOsmol kg 37 甲硝唑葡萄糖注射液 检查 渗透压摩尔浓度取本品 依法检查 附录 G 毫渗透压摩尔浓度比应为0 90 1 10 复方乳酸钠葡萄糖注射液 检查 渗透压摩尔浓度本品的毫渗透压摩尔浓度应为540 590mOsmol kg 附录 G 碳酸氢钠注射液 检查 渗透压摩尔浓度取本品 100ml及以上规格 依法测定 渗透压比应为3 0 3 6 附录 G 38 磷酸川芎嗪氯化钠注射液 检查 渗透压摩尔浓度取本品 依法测定 附录 G 毫渗透压摩尔浓度应为260 320mOsmol kg 富马酸酮替芬滴眼液 检查 渗透压摩尔浓度取本品 依法检查 附录 G 毫渗透压摩尔浓度比应为0 90 1 10 托吡卡胺滴眼液 检查 渗透压摩尔浓度照渗透压摩尔浓度测定法 附录IXG 测定 渗透压摩尔浓度比应为0 9 1 1 硝酸毛果芸香碱滴眼液 检查 渗透压摩尔浓度照渗透压摩尔浓度测定法 附录IXG 测定 应为260 330mOsmol kg 39 2010年版渗透压摩尔浓度测定法意见稿 附录IXG渗透压摩尔浓度测定法生物膜 例如人体的细胞膜或毛细血管壁 一般具有半透膜的性质 溶剂通过半透膜由低浓度溶液向高浓度溶液扩散的现象称为渗透 阻止渗透所需施加的压力 即为渗透压 在涉及溶质的扩散或通过生物膜的液体转运各种生物过程中 渗透压都起着及其重要的作用 因此 在制备注射剂 液体型眼用制剂等药物制剂时 必须关注其渗透压 凡处方中添加了渗透压调节剂的制剂 均应控制其渗透压摩尔浓度 40 静脉输液 营养液 电解质或渗透利尿药 如甘露醇注射液 等制剂 应在药品说明书上标明其渗透压摩尔浓度 以便临床医生根据实际需要对所用制剂进行适当的处置 如稀释 正常人体血液的渗透压摩尔浓度范围为285 310mOsmol kg 0 9 氯化钠溶液或5 葡糖糖溶液的渗透压摩尔浓度与人体血液相当 41 供试品溶液 供试品如为液体 通常可直接测定 但如其渗透压摩尔浓度大于700或为浓溶液 可用适宜的溶剂 通常为注射用水 稀释至表1测定范围内 如为固体 如注射用无菌粉末 可采用药品标签或说明书中的规定溶剂溶解并稀释至表1测定范围内 需特别注意的是 溶液经稀释后 粒子间的相互作用与原溶液有所不同 一般不能简单地将稀释后溶