Pomiar pH w małych próbkach

    Pomiar pH jest kluczowym elementem w wielu dziedzi-nach naukowych, takich jak chemia, biotechnologia, farmacja i analiza środowiskowa. W szczególności, w biomedycynie oraz w badaniach laboratoryjnych często zachodzi potrzeba analizy bardzo małych próbek, co stawia przed nami szereg wyzwań. W takich sytuacjach tradycyjne metody mogą okazać się niewystarczające, dlatego aby wyjść naprzeciw takim problemom, tworzone są nowoczesne mi-kroczujniki pH, które są w stanie sprostać tym wyzwaniom.

Wyzwania związane z małymi próbkami
    Pomiar pH w małych próbkach może wiązać się z trzema głównymi czynnikami, które mogą wpływać na dokładność wyników:

1. Szkło detekcyjne: Szkło detekcyjne to kluczowy element elek-trody pH, który wchodzi w interakcję z jonami hydroniowymi w roztworze. W przypadku analizy małych próbek, istotne jest, aby szkło detekcyjne miało pełny kontakt z analizowanym roztworem. Częściowa ekspozycja na powietrze może prowa-dzić do różnego rodzaju błędów w pomiarach, ponieważ nie zapewnia pełnej powierzchni styku. W związku z tym, używanie standardowych elektrod w takich sytuacjach często nie przynosi zadowalających rezultatów.
2. Złącze referencyjne: Złącze referencyjne elektrody pH, które znajduje się tuż nad szkłem detekcyjnym, jest niezbędne do uzyskania stabilnych wyników pomiarów. Umożliwia ono prze-pływ elektrolitu referencyjnego do próbki, co jest kluczowe dla dokładnych odczytów. W małych próbkach standardowe złącza elektrod często nie zapewniają odpowiedniego kontaktu ze złączem elektrolitycznym, co może prowadzić do błędów w odczycie. Z tego względu niewielkie próbki nie zawsze współ-pracują z konwencjonalnymi elektrodami.
3. Temperatura próbki: Prawidłowe pomiary pH są również uza-leżnione od temperatury próbki. W przypadku bardzo małych objętości, czas, jaki czujnik potrzebuje na osiągnięcie równowagi, może być długi. To z kolei może prowadzić do nieprawidłowej interpretacji poprzez przypisanie temperatury czujnika jako temperatury próbki, co wpływa na dokładność wyników. Utrzy-manie stabilnych warunków temperaturowych ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wiarygodnych danych.

Mikroczujniki jako rozwiązanie
    Aby sprostać tym wyzwaniom laboratoryjnym i dostosować wyposażenie do wymaganej precyzji, opracowane zostały mikroczujniki pH, które są przeznaczone do pracy z bardzo małymi objętościami próbek. Mikroczujniki wyposażone są w zminiaturyzowane elementy, które umożliwiają pomiary w próbkach o objętości zaledwie kilku mikrolitrów. Dzięki zastoso-waniu małego szkła detekcyjnego i złącza, które można całkowicie zanurzyć w próbce, można uzyskać dokładne wyniki, jednocześnie minimalizując manipulacje próbkami. Dodatkowo mikroczujniki są projektowane w taki sposób, aby eliminować problemy związane z zanieczyszczeniem próbki elektrolitem referencyjnym, co może wpływać na wyniki pomiarów. Ich innowacyjna konstrukcja zapewnia szybsze i bardziej stabilne pomiary, co jest kluczowe w sytuacjach, w których czas i precyzja są kluczowe.

Pomiar pH na płytkach agarowych za pomocą inteligentnego czujnika InLab Surface Pro ISM

    Tradycyjne pomiary pH w takich podłożach mogą być trudne ze względu na ich żelową konsystencję i zawartość białka, które mogą utrudniać dokładne pomiary. W związku z powyższym należy wziąć pod uwagę trudności związane z tą formą pomiaru i zastosować odpowiedni czujnik pH.
    Właściwe wykorzystanie czujnika pH oraz przestrzeganie zasad dobrej praktyki pomiarowej są kluczowe dla zapewnienia niezmiennej jakości podłoża oraz spełnienia wymogów prawnych. Zgodnie z wy-tycznymi USP 41 <1117>, do testów pH zaleca się użycie płaskiej sondy. Odczyn pH każdej wyprodukowanej partii podłoża powinien być potwierdzony po schłodzeniu do temperatury pokojowej (20–25°C). W przypadku podłoży zakupionych w stanie zmrożonym, muszą one przed pomiarem uzyskać temperaturę pokojową. Dopuszczalny zakres odczynu pH wynosi ± 0,2 wartości wskazanej przez produ-centa, chyba że zwalidowana metoda dopuszcza szerszy zakres.

Wyzwania i rozwiązania w pomiarze pH

• Pomiar pH na małych powierzchniach ciał stałych: Kluczowym za-gadnieniem jest zapewnienie, że złącze czujnika styka się z próbką. W tym celu stosuje się płaską szklaną membranę pH, która gwa-rantuje pełny kontakt z próbką, co jest niezbędne do wykonania dokładnych pomiarów.
• Niestabilny potencjał styku cieczy: Aby zwiększyć czułość czujnika na pH, stosuje się szklaną membranę LoT. Jej niska rezystancja przy-czynia się do stabilizacji potencjału, co z kolei pozwala na uzyskanie bardziej wiarygodnych wyników.
• Dłuższy czas reakcji: Otwarte pierścienio-we złącze ceramiczne to rozwiązanie, które pozwala na szybszy wypływ elektrolitu, co zmniejsza opóźnienie pomiaru. Dzięki temu czas reakcji czujnika jest krótszy, co jest istotne w dynamicznych aplikacjach laboratoryjnych. Podatność trzonu czujnika na uszkodzenia: Aby zapewnić lepszą odporność chemiczną i mechaniczną, stosuje się wytrzymały trzon z polisulfonu. Zastosowanie takiego materiału pozwala na znaczne zwiększenie trwałości czujnika.
• Ługowanie jonów srebra z elementu refe-rencyjnego: Powoduje niestabilne odczyty oraz wytrącanie się osadu pomiędzy Ag a białkami i siarczkami, co zanieczyszcza złącza i prowadzi do zmniejszenia się wpływu elektrolitu refe-rencyjnego i prowadzi do wahania odczytów. W celu ich stabilizacji i zapobiegania zanie-czyszczeniom złącza, wykorzystuje się system referencyjny ARGENTHALTM. Wkład z granulatem AgCl dostarcza jony srebra do reakcji chemicznej zachodzącej na przewodniku. Pułapka jonów srebra zapobiega przedostawaniu się jonów Ag+ do roztworu elektrolitu i w ten sposób zapobiega wytrącaniu i zanieczyszczeniu złącza.
• Niespójne wyniki spowodowane zmianami temperatury: Wbudowany czujnik temperatury oraz funkcja ATC pH-metrów, kompensuje wpływ zmian temperatury na wartość pH.

Pobierz poradnik pomiar pH w małych próbkach