Bases físico-químicas en el Laboratorio Clínico

Marcel Sayol

TEMA 3 DETERMINACIONES DE VOLUMEN CONCEPTOS PREVIOS Y DEFINICION: Un volumen es un espacio de tres dimensiones. En el tema 1 cuando se comentaba el concepto de superficie, se decía que ésta se mide en unidades de longitud elevadas a dos (al cuadrado), decimos aquí que el volumen se mide en unidades de longitud elevadas a tres (al cubo). En la figura 9, se representan de forma creciente, los espacios que se pueden ir obteniendo al aumentar en una unidad el exponente de la unidad de longitud que utilicemos ( u ). FIGURA 9 Espacios dimensionales.

La unidad de volumen del Sistema Internacional, es el metro cúbico, ( m3 ), con sus múltiplos y sus divisores formados con los prefijos que se dan en la tabla 1 y Registro de la Propiedad Intelectual Número de asiento registral: 02/2006/6277

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representados por sus correspondientes símbolos. Así por ejemplo, mm3; cm3; μ3, corresponderían a milímetro cúbico; centímetro cúbico, y micra cúbica respectivamente. La equivalencia entre las distintas unidades de volumen es la referida en la tabla 1, sólo que ahora hay que tener presente que al tratarse de un volumen, esta equivalencia será el triple mayor que en caso de una longitud simple. Y así por ejemplo si queremos hallar la equivalencia entre el m3 y el cm3, estableceremos la igualdad siguiente: 1 m3 = 106 cm3. Analogamente también podríamos establecer las igualdades: 1 cm3 = 103 mm3 ;1 dm3 = 103 cm3 ; 1 µ3 = 10-15 dm3, etc. Puesto que:

1 cm3 x

1 m3

9

3

10 mm x = 103 mm3 6 3 3 1m 10 cm

1 m3

6

3

10 cm 1 dm x 3 3 x = 103 cm3 3 1m 10 dm 3

y

1μ3 x

1 m3 18 10 μ

3

x 3

3

10 dm = 10-15 dm3 3 1m

Independientemente de las unidades de volumen vistas hasta ahora, existe además otra muy utilizada, el litro (l), aunque a ésta se le conoce tradicionalmente como unidad de "capacidad". El litro se define en la actualidad*(1) como el volumen equivalente a 1 dm3. Es decir : 1 dm3 = 1 litro También el litro tiene sus propios múltiplos y divisores, todos ellos con las equivalencias representadas por la serie de potencias de diez de la tabla 1 y con sus mismos prefijos y símbolos. En cuanto a la relación de equivalencia entre los múltiplos y divisores del litro, cabe destacar que existe entre ellos una relación lineal ( igual que en el caso de la longitud), aunque sean unidades que nos expresen volumenes. Así por ejemplo, podremos establecer las siguientes igualdades: 1 ml (mililitro) = 10-3 l; 1 µl (microlitro) = 10-6 l, etc. Como resumen de lo dicho, obsérvese las tablas 7 y 8, así como la tabla 9 donde aparecen unidades de volumen de uso común y unidades especiales de volumen.

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TABLA 7 NOMBRE

SIMBOLO

Equivalencia con el metro cúbico.

metro cúbico

m3

1

decímetro cúbico

dm3

10-3

centímetro cúbico

cm3

10-6

milímetro cúbico

mm3

10-9

micra cúbica

µ3

10-18

TABLA 8 NOMBRE

SIMBOLO

Equivalencia con litro.

litro

l

1

decilitro

dl

10-1

centilitro

cl

10-2

mililitro

ml

10-3

Microlitro

µl

10-6

Femtolitro

fl

10-15

TABLA 9

Otras unidades de volumen de uso corriente.

NOMBRE

SIMBOLO

decímetro cúbico

dm3

centímetro cúbico

c.c.

Micra cúbica

µ3

EQUIVALENCIA 1 litro 1 cm3; 1 ml

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1 fl

el

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lambda

λ

1 µl

decilitro

dl

100 cm3

una gota

-

0,05 ml

MATERIAL DE LABORATORIO PARA LA DETERMINACION DE VOLUMEN: En el laboratorio, la determinación de un volumen se lleva a cabo mediante la utilización de unos recipientes especialmente diseñados para ello, y que normalmente están construidos de vidrio o material similar. PROPIEDADES GENERALES: 1)

Son recipientes de vidrio u otro material, resistentes a la temperatura.

2)

Están calibrados a una temperatura determinada (generalmente a 20 °C ), y que debe ser a su vez, la temperatura de uso. Esta temperatura suele estar grabada en el cuerpo del utensilio y su existencia debe tenerse muy en cuenta, para evitar errores en la medida, ya sea por la dilatación del propio recipiente, o por la dilatación del líquido que contiene. Sin excepciones, pués se debe trabajar siempre a la temperatura nominal.

3)

En general estos utensilios de vidrio se utilizan para alguna de las siguientes finalidades: a) verter el líquido que contienen. b) contener el líquido. El material que se usa en el primer caso, suele llevar grabado las siglas vert.,y el material que se usa para el segundo caso, cont. Se describe a continuación el material para determinar volumenes que con mayor frecuencia se emplea en un laboratorio.

PROBETAS: Son recipientes de forma cilíndrica con una base que las mantiene en equilibrio estable sobre la mesa de trabajo. Poseen además un pequeño canal llamado pitón o pitorro por donde fluye el líquido, con objeto de falilitar su vaciado, (figura 10). Las probetas vienen graduadas en décimas de mililitro, y la determinación correcta se realiza enrasando la tangente del menisco. Si ésta es de forma cóncava ( ver tema 10 ) , por su parte inferior, y si ésta es de forma convexa, la tangente se situa en la parte superior. Otra consideración importante al utilizar las probetas, es evitar el error de paralaje ( Registro de la Propiedad Intelectual Número de asiento registral: 02/2006/6277

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ver tema 1 ). Existen algunas probetas dotadas con la llamada banda de Schellbach, que refracta la superficie del menisco, apreciándose ésta en la superficie horizontal del enrase.

FIGURA 10 Probeta.

PIPETAS: Su uso es el de transferir o trasvasar volúmenes conocidos de líquidos de un recipiente a otro. Los tipos más empleados de pipetas, son: 1)

Pipetas volumétricas, o aforadas: Están calibradas para transferir un volumen constante, expresado por una cífra que llevan grabada en su parte superior y que normalmente viene dada en mililitros. Suelen también llevar una señal que indica la tolerancia*(2) y que expresa la precisión que tienen. En algunos casos pueden llevar grabado un indicador que permite saber de una manera aproximada el tiempo que se tarda en efectuar el vaciado, (figura 11). Puede utilizarse si se desea, un émbolo de aspiración o una pera de goma, que evitan la posible ingestión accidental de la Registro de la Propiedad Intelectual Número de asiento registral: 02/2006/6277

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sustancia contenida, así como la contaminación con la saliva. 2)

3)

4)

Pipetas graduadas: (figura 12) La graduación de la pipeta permite valorar el volumen que nos interese, hasta el límite que permita su capacidad. Independientemente, las pipetas pueden ser de un sólo enrase o de doble enrase. En los primeros se deberá enrasar en la división superior, y se vaciará el contenido en su totalidad. En el segundo caso, el volumen considerado estará situado entre el enrase superior y el inferior, de donde se deduce que el pequeño volumen residual situado por debajo del enrase inferior, deberá desecharse. Micropipetas: (figura 13) Son pipetas de pequeña capacidad volumétrica, permiten trasferir volumenes del orden de varios microlitros (generalmente hasta 10 μl). Micropipetas automáticas: (figura 14) Son pipetas especiales construidas de material plástico y que sirven para trasvasar microvolúmenes constantes de líquidos del orden de 10 a 500 µl o λ. Disponen de una boquilla monouso que es la parte de la pipeta que entra en contacto con el líquido y que una vez utilizada es expulsada automaticamente de la micropipeta mediante un mando situado en la parte superior del mango, (1, figura 14).

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Mediante otro mando situado en la parte lateral (2, figura 14), y presionándolo hasta una primera posición (a), se aspirará el líquido, soltando el mando lentamente hasta volver a la posición inicial. Para trasvasar el volumen aspirado, se presionará de nuevo el mismo mando hasta alcanzar la posición a, y una vez vaciado, se presionará seguidamente hasta la posición final b, que permitirá expulsar el pequeño volumen residual de la punta de la boquilla. A continuación se procederá a la expulsión de la boquilla por medio del mando 1 de manera que ésta quede depositada en un contenedor para resíduos de material biológico contaminado. Las micropipetas automáticas se emplean muchísimo en el ámbito de la inmunología, microbiología y bioquímica. Con su uso se obtienen las ventajas siguientes: a) Determinar un microvolumen con una apreciación considerable. b) Evitar aspirados accidentales. c) Evitar contaminaciones en mayor grado que con el uso de otro tipo de pipetas. d) Comodidad en su manejo. e) Rapidez en el trasvase de líquidos. 5)

Pipeta Pasteur: (figura 15 ) Consiste en un tubo de vidrio, más estrecho en uno de sus extremos, parecido a un gotero. Va provisto de un "chupete" o pequeña pera de goma para proceder a la aspiración del líquido y que es extraible de la pipeta. La pipeta Pasteur se usa basicamente para tres cosas: a) Dispensar líquidos gota a gota. b) separar el suero del coágulo, o el plasma del sedimento celular. c) Para trasvasar pequeñas cantidades de líquido de un recipiente a otro. Generalmente las pipetas Pasteur son de un sólo uso. Al usarlas hay que evitar ensuciar el "chupete" con el líquido, así como también evitar lavarlo, pués se estropearía el material de caucho con el que está construido.

6)

Pipetas especiales: Existen pipetas específicas para determinadas operaciones en el laboratorio clínico, por ejemplo para determinar glucosa en sangre, o para determinar la concentración de hemoglobina, o para determinaciones de protrombina, o pipetas especiales para obtener diluciones de leucocitos (pipeta de Potain) o la pipeta de Westergreen para determinar la V.S.G. o velocidad de sedimentación globular. Registro de la Propiedad Intelectual Número de asiento registral: 02/2006/6277

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FIGURA 11 Pipeta volumétrica.

FIGURA 12 Pipeta graduada.

FIGURA 13 Micropipeta.

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FIGURA 14 Micropipeta automática.

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FIGURA 15 Pipeta Pasteur.

MATRAZ AFORADO: Son recipientes especialmente diseñados para contener líquidos, tienen una capacidad que oscila entre los 5 ml y los 5 l. Tienen una señal grabada en el cuello que indica el volumen de líquido que son capaces de contener. Su utilidad principal es la de preparar disoluciones y calentar líquidos, (figura 16).

MATRAZ ERLENMEYER: Son recipientes, de forma cónica especial (gran superficie de fondo en relación a la boca) y su utilidad principal es la de contener soluciones y reacciones de todo tipo. Su forma especial característica, permite que se eviten las evaporaciones así como consiguen disminuir el tiempo de calentamiento del líquido contenido, (figura 17). FIGURA 16 Matraz aforado.

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FIGURA 17 Matraz Erlenmeyer.

BURETAS: Son tubos de vidrio, de forma cilíndrica, alargados y que en su extremo superior poseen una abertura por donde se deposita el líquido, y por su extremo inferior una llave de paso que permite graduar el volumen de líquido vaciado, (figura 18). Estos utensilios deben sujetarse en posición vertical sobre la mesa de trabajo mediante un soporte y una nuez (brida que sujeta a la bureta mediante un tornillo, con el resto del soporte). Según la forma de la llave de paso, las buretas pueden clasificarse en :

1)

Buretas de bola de vidrio: La llave de paso consta de una bola de vidrio ajustada a un trozo Registro de la Propiedad Intelectual Número de asiento registral: 02/2006/6277

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de goma. Este tipo de buretas exigen el uso de un lubricante en la superficie de la bola. Un inconveniente de estas buretas es que algunos disolventes especialmente básicos pueden agarrotar la llave, por lo que requiere que se limpie después de su utilización. 2)

Buretas con llaves de teflón que impiden ser atacadas por los reactivos de uso común, y que no necesitan lubrificación.

Las buretas se pueden dividir según la posición de la llave de paso, en : a) Llave central. b) Llave lateral.

Las buretas que se usan más frecuentemente suelen estar graduadas hasta 50 ml y disponen de divisiones de 0,1 ml. Existen también las microburetas que permiten contener volumenes de hasta 2 ml, y sus divisiones son de 0,01 ml. Caben mencionar también las ultramicroburetas que funcionan con un émbolo desplazable provisto de un tornillo micrométrico (ver tema 1), y que son capaces de apreciar volumenes de hasta 1 μl o menores. COPA GRADUADA PARA DIURESIS: Es un recipiente generalmente de vidrio o material plástico, en forma de copa ( la boca más ancha que la base ). Su utilidad casi exclusiva, es la de contener la orina emitida en 24 horas, (figura 19). FIGURA 18 Bureta.

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FIGURA 19 Copa de diuresis.

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LIMPIEZA Y CONSERVACION DEL MATERIAL DE VIDRIO: Siempre al terminar de usar un utensilio de vidrio, se debe proceder a su limpieza teniendo en cuenta las siguientes etapas: 1) Emplear agua caliente y detergente. 2) Si el empleo de detergente resulta insuficiente, se puede usar la llamada mezcla crómica que se obtiene preparando una solución de dicromato potásico (o sódico) en ácido sulfúrico de la siguiente manera: mézclese en un matraz Erlenmeyer de 500 ml, 15 gramos de la sal mencionada con 15 ml de agua, añadiendo lentamente ácido sulfúrico y agitando hasta obtener una masa semisólida. A continuación se añade más ácido sulfúrico justo en la cantidad suficiente para disolver la masa, luego se deja enfriar. Es util saber que la mezcla crómica no utilizada puede almacenarse para usarse posteriormente, pudiendo permanecer en un recipiente hasta el tiempo en que adquiera una coloración verdosa, momento en que debe desecharse. 3) Enjuagar con agua repetidas veces. 4) Enjuagar de nuevo con agua destilada. Registro de la Propiedad Intelectual Número de asiento registral: 02/2006/6277

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5) Verificar una limpieza correcta observando que el agua escurra y deslice perfectamente por la superficie del recipiente, formando una película homogénea, sin producirse enlentecimientos o roturas de la película, sino abteniéndose una cortina de agua de forma contínua.

CONCENTRACIONES: Aunque en el tema 13 se trata de una forma exhaustiva el concepto de concentración, permítase en este momento avanzar algún detalle sobre ello, por la razón de encontrarnos en un punto donde ya se han tratado los conceptos de masa y de volumen. Podemos definir la concentración de una sustancia, como la masa ( o en la practica su peso), de esta sustancia, que se halla disuelta en un volumen determinado de un líquido, (generalmente de naturaleza acuosa). Así, si decimos que la concentración de glucosa en sangre (glucemia ), es de 90 mg/dl, quiere decir que en cada decilitro de sangre se hallan 90 mg de glucosa. Otro ejemplo sería la concentración de colesterol total en sangre (colesterolemia). Supongamos que ésta sea de 150 mg/100 cm3, querrá decir que por cada 100 cm3 de sangre se halla una cantidad de 150 mg de colesterol. Observamos pués, que las unidades de concentración son una combinación de las unidades de masa, y de longitud elevadas al cubo. A menudo se usa la notación [ ] (doble corchete) para designar la concentración de una sustancia, encerrándose el símbolo de ésta dentro de los corchetes. ____________________________________________________________________

APENDICE *(1) Inicialmente se consideraba al litro como el volumen que ocupa 1 kg de agua pura a 3,98 °C y a presión atmosférica normal. De ser así, no se cumpliría exactamente la igualdad: 1 litro = 1 dm3, sino que sería: 1 litro = 1,000027 dm3. En efecto, la densidad del agua (tema 4), a 3,98 °C y a presión atmosférica normal, es en realidad de 0,999973 kg/dm3, luego:

V=

*(2)

m

δ

=

1kg = 1,000027 dm3 3 0,999973kg / dm

Entiéndase la tolerancia como un valor situado por encima y por debajo de una medida nominal, y que nos orienta acerca de la precisión del Registro de la Propiedad Intelectual Número de asiento registral: 02/2006/6277

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aparato o utensilio que lo lleva. Por ejemplo si una probeta lleva grabada la notación: 50 ± 0,5 ml ; significa que con esta probeta podremos medir volumenes de 50 ml con una aproximación que podrá oscilar entre 49,5 y 50,5 ml, es decir 0,5 ml por encima y por debajo del valor nominal 50. Marcel Sayol ©

_______________________________________________________________

EJERCICIOS 1) Pasar los siguientes volúmenes a su equivalencia expresada en las unidades que se indican: a) 32,7 cm3 a mm3 b) 0,281 m3 a μ3 c) 35,8 x 104 μ3 a mm3 d) 19,6 nm3 a fm3 e) 25,4 c.c a fl f) 98,1 λ a litros g) 17,2 ml a cl h) 23,6 x 106 μl a ml i) 100 cm3 a dl j) 10 μ3 a fl k) 24,1 x 109 μl a c.c. l) 2 μl a λ m) 30 gotas a mm3

Solución: 32700 mm3 Solución: 281 x 1015 μ3 Solución: 358 x 10-6 mm3 Solución: 196 x 1017 fm3 Solución: 25,4 x 1012 fl Solución: 98,1 x 10-6 l Solución: 1,72 cl Solución: 23,6 x 103 ml Solución: 1 dl Solución: 10 fl Solución: 24,1 x 106 c.c. Solución: 2 λ Solución: 1500 mm3

2) El V.C.M. (volumen corpuscular medio) de un hematíe suele ser normalmente de 85 ± 5 femtolitros. Expresar esta cantidad en mm3. Solución: (85 ± 5) x 10-9 mm3. 3) El contenido de proteinas en las lágrimas suele ser de 670 mg/100 c.c. expresar esta concentración en g/l. Solución: 6,7 g/l. 4) El líquido amniótico debe poseer una concentración de bilirrubina inferior a 0,075 mg/100 ml. Expresar esta concentración en g/l y en ng/dl. Solución: 0,00075 g/l y 75 x 103 ng/dl. 5) La concentración normal de vitamina B12 ([vit.B12]) en suero, determinada por la técnica de radioinmunoensayo, oscila entre 300 y 1000 γγ/c.c. Expresar esta concentración en ag/c.c. Solución: 3 x 108 ag/c.c. y 109 ag/c.c. 6) Idem del problema anterior, expresado en ng/l. Solución: 300 ng/l y 1000 ng/l.

7) El factor del complemento sérico C3, tiene una concentración de 101 a 189 Registro de la Propiedad Intelectual Número de asiento registral: 02/2006/6277

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mg/100 ml. Expresarlo en g/l. Solución: 1,01 g/l y 1,89 g/l. M.S. ©

8) La concetración mínima de transferrina en sangre (transferrinemia), es de 280 μg/100 ml. Expresarlo en g/l. Solución: 280 x 10-5 g/l.

9) Idem del problema anterior para las proteinas totales en sangre, siendo su concentración de 6 a 8 g/100 ml. Solución: 60 g/l y 80 g/l.

10) Los triglicéridos (TG), están presentes en sangre en un valor mínimo de 40 mg/100 ml. Hallar el factor de conversión para g/l. Solución: 0,01 11) En un urocultivo se ha obtenido un recuento bacteriano de 2 x 108 colonias, 24 horas antes se ha efectuado la siembra correspondiente, utilizando un asa calibrada de 0,001 ml. Determinar el número de colonias/ml. Solución: 2 x 105 colonias/ml _____________________________________________________________________ Preguntas? : [email protected]

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