Welche Aktivität haben Ionen im Blut?

Wenn die Ionen im Blut nicht in bestimmten Verhältnissen zueinander vorliegen, wirkt sich das auf vielfältige Weise negativ auf den Körper aus: Jeder hat sicherlich schon einmal einen Muskelkrampf bekommen, weil er zu wenig Magnesium im Blut hatte. Aber auch zu viel eines Ions ist nicht gut – so kann ein erhöhter Calciumwert zu Nierensteinen oder Herz-Rhythmusstörungen führen.

Deshalb gibt die Aktivität, also die effektive Konzentration der Ionen im Blut, wichtige Informationen über den Zustand eines Patienten. Bisher kann man diese Aktivität aber nur mit einer recht hohen Messunsicherheit bestimmen, was in der Klinik zu Fehldiagnosen mit fatalen Folgen führen kann. Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und des schweizerischen Bundesamts für Metrologie (METAS) haben nun eine neue Methode entwickelt, mit der die Ionenaktivität genauer gemessen werden kann und dadurch deutlich zuverlässigere Diagnosen gestellt werden können. Nach einem Ringvergleich, der Ende Oktober 2010 beginnen soll, kann das System in der Praxis angewendet werden.

Bisher wird in der klinischen Chemie die analytische Konzentration der Ionen im Blut aus dem Gesamtgehalt der Elemente abgeschätzt. „Das ist jedoch nicht aussagekräftig, weil ein Teil der Ionen mit Proteinen, Lösungsmitteln oder anderen Ionen wechselwirkt. Diese Ionen können daher ihre Wirkung im menschlichen Körper nicht vollständig entfalten“, erklärt der Chemiker Frank Bastkowski. „Die effektive Konzentration der Ionen ist deshalb viel geringer als die analytische Konzentration, wobei das Verhältnis dieser beiden Größen zusätzlich vom jeweiligen Patienten abhängt.“ Aus diesem Grund haben sich die Forscher dazu entschlossen, eine neue Skala für die Ionenaktivität einzuführen. Diese Skala wird konsistent mit der bereits bestehenden und akzeptierten primären Messmethode für den pH-Wert sein.

Zur Messung werden ionenselektive Elektroden verwendet, also Elektroden, die für die zu messenden Ionen Calcium, Magnesium, Natrium, Kalium oder Chlorid selektiv sind. Diese Elektroden werden mit Kalibrierlösungen, die die Ionen in unterschiedlichen bekannten Aktivitäten enthalten, kalibriert. Dann wird die Probe (z.B. eine Blutprobe) gemessen. Die Ionenaktivität kann mit einer Messunsicherheit von nur 1 % bestimmt werden. Das ist eine deutliche Verbesserung zur aktuell verwendeten Methode, bei der eine Messunsicherheit von 5 % geschätzt wird.

Ein Ringvergleich zwischen PTB und METAS soll Ende Oktober beginnen und unter anderem eine Abhängigkeit des Messergebnisses vom Messsystem ausschließen. Danach kann das System in der klinischen Praxis verwendet werden.

ptb/msi

Originalveröffentlichung
D. Berdat, H. Andres, S. Wunderli, Development of suitable ISE measurement procedures for SI-traceable chemical activity determination, Chimia 63(10), 2009, 670-677.
Ansprechpartner
Dr. Frank Bastkowski, PTB-Arbeitsgruppe 3.13 Elektrochemie,
Tel.: (0531) 592-3323, E-Mail: frank.bastkowski@ptb.de
Imke Frischmuth
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Bundesallee 100
38116 Braunschweig
Tel. 0531-592-9323
Fax 0531-592-3008
E-Mail: imke.frischmuth@ptb.de