Zespół naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk, kierowany przez dr Emilię Witkowską Nery, opracował innowacyjne jonoselektywne elektrody do oznaczania poziomu potasu. Nowatorska metoda opiera się na zastosowaniu jednorazowych strzykawek jako korpusu czujników, co czyni ją nie tylko tańszą, ale również bardziej dostępną i precyzyjną alternatywą dla klasycznych metod analizy.
Dlaczego pomiar poziomu potasu jest tak istotny?
Potas to pierwiastek niezbędny dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka. Uczestniczy w regulacji ciśnienia krwi, równowagi elektrolitowej, pracy nerek, pH komórkowego oraz przewodnictwa nerwowego i skurczu mięśni, w tym mięśnia sercowego. Zaburzenia jego poziomu mogą prowadzić do poważnych konsekwencji, takich jak bradykardia czy uszkodzenia nerwów.
Dlatego szybkie i dokładne oznaczanie zawartości potasu – zarówno w próbkach biologicznych, jak i w produktach spożywczych oraz suplementach – ma ogromne znaczenie diagnostyczne i dietetyczne.
Przełomowa technologia: elektrody oparte na strzykawkach
Nowo opracowana technologia wykorzystuje znane w chemii analitycznej elektrody jonoselektywne, w tym oparte na walinomycynie – cząsteczce selektywnie wiążącej jony potasu. Zamiast stosowania kosztownych korpusów, naukowcy wykorzystali powszechnie dostępne jednorazowe strzykawki, co znacząco obniżyło koszt produkcji czujników bez utraty ich funkcjonalności.
Wyniki testów wykazały, że elektrody strzykawkowe osiągają porównywalne parametry analityczne jak standardowe elektrody, zapewniając wysoką czułość i szybkość pomiaru. Dodatkowo nie wymagają każdorazowej rekalibracji dla różnych typów próbek, co istotnie upraszcza procedurę badawczą.
Testy na żywności, suplementach i napojach
Czujniki zostały przetestowane na szerokiej gamie próbek, w tym:
- wodzie mineralnej,
- sokach owocowych (np. bananowym i pomidorowym),
- koncentracie barszczu,
- suszonych daktylach,
- sosach pomidorowych,
- farmaceutyczne suplementach potasu.
Choć metoda w wersji podstawowej wykazała nieco niższą dokładność w przypadku próbek o bardzo złożonym składzie chemicznym (np. barszcz czy suszone owoce), zespół badawczy stworzył dodatkowe konfiguracje elektrod w celu poprawy precyzji bez konieczności kalibracji dla każdego typu próbki.
W ramach dalszych prac, naukowcy zademonstrowali również, że możliwe jest osiągnięcie wysokiej skuteczności analitycznej przy użyciu mniej selektywnych jonoforów, takich jak dibenzo-18-korona-6, co otwiera drogę do jeszcze tańszych i bardziej uniwersalnych rozwiązań.
Potencjał zastosowania w medycynie i diagnostyce
Opracowana metoda może znaleźć zastosowanie nie tylko w analizie żywności i suplementów, ale także w diagnostyce biomedycznej – szczególnie tam, gdzie istotna jest szybka ocena stężenia potasu w płynach ustrojowych, np. w praktyce ambulatoryjnej, ratownictwie medycznym czy w warunkach domowych.
Według informacji przekazanych przez naukowców, w porównaniu z klasycznymi metodami pomiaru opartymi na krzywych kalibracyjnych, nowy system wykazał sześciokrotnie mniejszy średni błąd kwadratowy przewidywania, co potwierdza jego precyzję i potencjał wdrożeniowy.
Efektywność, oszczędność, precyzja
Kluczowymi zaletami nowego rozwiązania są:
- niskie koszty produkcji,
- wysoka dokładność pomiaru,
- brak konieczności kalibracji dla każdej próbki,
- możliwość szybkiej adaptacji czujników do różnych typów analiz,
- prosta i szybka procedura oznaczeń,
- duży potencjał komercyjny i diagnostyczny.
Finansowanie i publikacja wyników
Badania zostały sfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki w ramach grantu SONATA, a ich wyniki opublikowano w renomowanym czasopiśmie Electrochimica Acta. Praca badawcza jest kolejnym przykładem skutecznego wykorzystania polskiego potencjału naukowego w tworzeniu praktycznych i dostępnych rozwiązań technologicznych dla sektora zdrowia publicznego i przemysłu spożywczego.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Źródło:
- sciencedirect.com
- PAP
