كيفية قياس الأس الهيدروجيني في العينات التي تحتوي على البروتين

1. التلوث البروتيني لغشاء الاستشعار الزجاجي

في أي محلول مائي يوجد حمض على شكل أيونات الهيدرونيوم. وقد تم تصميم غشاء الاستشعار في حساس الأس الهيدروجيني خصيصًا للتفاعل مع أيونات الهيدرونيوم هذه لتوليد جهد كهربائي، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى قيمة أس هيدروجيني قابلة للاستخدام. ولكي يحدث هذا التفاعل، يجب أن يكون زجاج الاستشعار الخاص بالحساس خاليًا من التلوث، مثل بقايا البروتين. حيث سيؤدي أي تلوث موجود على الزجاج إلى الحد من المساحة السطحية المتاحة للتفاعل مع الهيدرونيوم والإبطاء من تفاعل الحساس.

يمثل الحساس البطيء أكثر من مجرد أمر مزعج. حيث يجب أن يعثر مقياس الأس الهيدروجيني الذي يتصل به الحساس على نقطة نهائية حسابية تعتمد على التغير في إشارة المللي فولت لكل وحدة زمنية. وبما أن التغير في إشارة المللي فولت يكون مشتقًا من تفاعل الهيدرونيوم الموجود في المحلول مع زجاج الاستشعار الخاص بالحساس، فإن التلوث البروتيني يمكن أن يكون له تأثير على القيمة، مما يؤدي إلى خطأ في القياس. وعندما يكون الحساس خالياً من بقايا البروتين، يتغير الجهد الكهربي بسرعة كبيرة بمرور الوقت حيث يتأقلم مع تركيز أيونات الهيدرونيوم الجديد. وبعد بضع ثوانٍ، ينخفض هذا التغير في الجهد لكل ثانية، وعندما ينخفض إلى أقل من "معيار الاستقرار" الخاص بالمقياس، يتم التقاط قيمة الأس الهيدروجيني النهائية.

ونظرًا لانخفاض المساحة المتاحة في زجاج الاستشعار، فإن التغيير المبدئي في الجهد المتوسط لكل وحدة زمنية يكون أصغر. وبنفس الطريقة التي يستخدم بها الحساس النظيف، فإن الحساس الملوث ينتج أيضًا تغيرات أصغر في جهد المللي فولت مع مرور الوقت الذي يصل فيه النظام إلى التوازن. ومع ذلك، فسواء كان الحساس يتفاعل بسرعة أو ببطء مع التغير في الأس الهيدروجيني للمحلول، يكون لمقياس الأس الهيدروجيني نفس "معيار الاستقرار".

2. الانسداد البروتيني للوصلات السيراميكية

تماما كما هو الحال مع زجاج الاستشعار الخاص بالحساس، تكون الوصلة عرضة للتلوث بالبروتين. حيث تكون الوصلة السيراميكية الكلاسيكية عبارة عن مادة فريت موجودة أعلى زجاج الاستشعار الخاص بالحساس مباشرة. وتتكون مادة الفريت من مسام صغيرة، مصممة للسماح للإلكتروليت السائل بالتدفق من الحساس إلى العينة. ويُعد تدفق الإلكتروليت أمرًا بالغ الأهمية للحصول على قراءة دقيقة للأس الهيدروجيني، فهو ينتج جهدًا مرجعيًا مستقرًا ويغلق دائرة الحساس. ودون وجود تدفق ثابت للإلكتروليت إلى العينة، لا يمكن تجنب الخطأ في القراءة.

ويكون الإلكتروليت السائل عبارة عن محلول ملحي مركز. وفي كثير من الأحيان، عندما تتعرض المحاليل البروتينية إلى المحاليل الملحية، يترسب البروتين لتشكيل مادة صلبة. وعند إخضاع المحلول لقياس الأس الهيدروجيني، يتكون منحدر ملح، مع وجود أعلى تركيز للملح عند وصلة حساس الأس الهيدروجيني. وهذا يجعل ترسب البروتين عند وصلة المستشعر تصورًا محتملاً. وعندما تترسب البروتينات في المسام الصغيرة الموجودة في الوصلة السيراميكية، فإنها تؤدي إلى إبطاء تدفق الإلكتروليت وتوقفه في النهاية، مما يؤدي إلى حدوث خطأ في قراءة الأس الهيدروجيني.

3. كيفية إزالة الملوثات البروتينية من حساس الأس الهيدروجيني

4. كيفية إيجاد حساس الأس الهيدروجيني المناسب