Jde o moderní analytická čidla pro potenciometrická stanovení velmi široké škály iontových analytů a parciálních tlaků plynů rozpuštěných v kapalině za použití různých metod vyhodnocování, používaná v analytických laboratořích v zemědělství, potravinářském průmyslu, biochemii, farmacii, medicíně, pro ekologická měření povrchových, spodních, pitných a odpadních vod a jiných vzorků, pro aplikace ve výzkumných laboratořích a další použití.
Druhy elektrod
- Referenční (srovnávací) elektroda
Jsou konstruovány tak, aby jejich potenciál nebyl závislý na změnách složení analyzovaného roztoku. Jsou to kovové elektrody pokryté vrstvou málo rozpustné soli daného kovu, ponořené do roztoku, který má společný aniont s málo rozpustnou solí, například chloridostříbrná elektroda.
Referenční elektrody vytvářejí konstantní potenciál nezávislý na koncentraci měřené látky.
- Indikační (měrná) elektroda
Její potenciál závisí na koncentraci iontů v měřeném roztoku. Nejpoužívanější je skleněná elektroda.
Má skleněnou membránu a je součástí řady ISE analyzátorů. K měření pH se užívá tenkostěnná banička ze speciálního skla, naplněná roztokem HCl nebo pufrem, do kterého zasahuje stříbrný drátek. Potenciál vzniká na skleněné membráně, která tvoří rozhraní mezi dvěma roztoky o různém pH (roztokem uvnitř elektrody a měřeným roztokem). Zde dochází k výměně H+ iontů z roztoku, do kterého je elektroda ponořená, za sodné ionty z povrchu skla. Ten se v tomto případě chová jako iontoměnič. Na povrchu se tvoří vrstvička křemičitého hydrogelu, která je polopropustná pro H+ ionty.
Severinghansova elektroda je také skleněná elektroda, která je od měrného roztoku oddělená teflonovou membránou, která propouští CO2.
- Iontově selektivní elektrody
Jsou určené k potenciometrickému měření aktivit různých iontů. Některé určíme přímo (např. H+), jinak se pod pojmem iontově selektivní elektroda rozumí elektroda opatřená speciálními skly nebo zvláštní membránou (pevnou nebo kapalnou), která propustí jen daný iont.
Výhody ISE:
- jednoduchost stanovení
- není třeba vzorky ředit
- stanovení volného ionizovaného vápníku (všechny ostatní metody stanoví pouze celkový vápník)
Nevýhody ISE:
- vyšší pořizovací cena
- krátká životnost elektrody
- pomalost pro stanovení ve velkých sériích
Schéma elektrody
Analytické využití ISE:
V klinické biochemii slouží hlavně pro stanovení krevních plynů a parametrů acidobazické rovnováhy a dále významných iontů, např. Ca2+, Na+, K+, Cl-. Pro analýzu vody se užívá ke stanovení dusičnanů a halogenidů (ke sledování fluorizace vody). Nemalý význam v klinické biochemii mají enzymové elektrody. Jejich povrch je pokryt reakční vrstvou, která obsahuje enzym v imobilizované formě (glukózoxidáza, ureáza…)
Acidobazická rovnováha vyjadřuje dynamickou rovnováhu mezi kyselými a zásaditými látkami v organizmu. Na udržení stálého pH prostředí se podílejí pufry (hydrogenuhličitanový, bílkovinný, fosfátový), dále regulace respirace plícemi (hypo či hyperventilací) a metabolické pochody probíhající v játrech a ledvinách (tvorba kyselé či zásadité moči). Těmito procesy tedy mohou být jednotlivé poruchy ABR kompenzovány. Dle délky trvání poruchy pak rozeznáváme akutní (vliv pouze pufrační kapacity organizmu) či kompenzované poruchy ABR. Podle změn hydrogenuhličitanů (bikarbonátů, HCO3-) rozeznáváme poruchy metabolické (ty jsou kompenzovány plícemi) a podle změn parciálního tlaku CO2 pak poruchy respirační, které jsou kompenzovány činností ledvin.
Parametry acidobazické rovnováhy:
- stanovované:
- pH = 7,360-7,440
- parciální tlak oxidu uhličitého: pCO2 = 4,80-5,90 kPa
- parciální tlak kyslíku: pO2 = 9,90-14,40 kPa
- dopočítávané parametry dle tzv. van Slykeových rovnic:
- HCO3- = 22-26 mmol/l
- BE = -2,5 - +2,5 mmol/l
(BE, neboli base excess, je vyjádření množství bází, které je nutno dodat, příp. ubrat, aby se pH vrátilo k normě
Video ISE ABR - měření krevních plynů
Video ISE Beckmann - glukózový analyzátor
schéma elektrody ISE schéma elektrody