BIOKOMPATIBILIS ANYAGOK.

Átírás

1 1 BIOKOMPATIBILIS ANYAGOK. 1Bevezetés. Biokomptbilis nygok különböző funkcionális testrészek pótlásár ill. plsztiki célokt szolgáló lkos, meghtározott méretű, nygok ill. eszközök, melyek trtósn vgy meghtározott ideig kívánt biofunkciót biztosítják. Ezek lehetnek EU szbvány szerint:.) Protézis Külső-humántesten kívüli pót-testrész (műláb, műkéz, új, stb.) b.) Implntátum: olyn orvosi eszköz, melyet egy vgy több nygból készítenek testbe ültetés céljár, úgy hogy zt teljesen vgy részlegesen kötőszövet réteg (mesoderm) fogj körül. Humán szövetek, ill. csontozt közé beépített implntátumok (újizület, csípőizület, műfogsor. testfolydékot szálitó shuntök stb.). Implntátumoknál felhsználási időtrtlom szerint különbséget tesznek. Ultr-rövid időtrtlmú csoportj. Rövid időre beépített implntátumok. (Tgégecső), vgy hosszú idejű implntátumok csoportj, melyek trtósn beteg testébe mrdnk. c.) Bionygok (Biomterilok): Orvosi eszközökben hsznált, biológii rendszerrel kölcsönhtásb lépő, nem csírképes (nem élő) nyg. Orvosi segédeszközök, melyeket csk meghtározott ideig hsználnk (orvosi vizsgálti eszközök, ktéterek, bőr - expnderek stb.). d.) Mesterséges szervek: test egy szerve funkciójánk részleges vgy teljes kiváltásár szolgáló orvosi eszköz.(ascitest szállító shuntök, műszív stb.) Biokomptbilis nygok z lábbi csoportokb trtozhtnk: ANYAGCSALÁD Fémek Ötvözetek PÉLDÁK Au,Ti,Pt Ti-6A-4V Co-Cr-Mo, Co-Cr-Ni Fe-Cr-Ni (Austines svállócél) Pt-Rh Kerámiák Al O 3 Porcellán pirolitikus grfit Műnygok PTFE PE,PPE PMMA Elsztomerek Szilikon és poliuretán gumi, mesterséges és Gélek Kompozit természetes kucsuk. Fémbetétes krilát műfogsor Polipropilén szövetes-szilikon fóli A speciális trtós vgy rövidebb ideig humán vgy állti testbe beépített nygok lklmsságát és felhsználhtóságát két fontos tényező htározz meg, nevezetesen biokomptibilitás, (hisztokomptibilitás, hemokomptibilitás és celluláris komptibilitás.) és biófunkcinlitás 1.0) Biokomptibilitás. Biológii összeférhetőség, biokomptibilitás ltt biológii rendszer z élő (többnyire emberi) szervezet - és biológii rendszerbe helyezett techniki rendszer zvrtln, összeférhetőségét értjük. Az összeférhetőséget.) techniki rendszer szerkezetének 1

2 b.) fiziki (mechniki, sttiki, dhézió felületi feszültség stb.) és c.) kémii, biokémii (kémii oldás, kemoszorpció, korrózió, műnygok degrdációj, hidrolitikus bomlás stb.) tuljdonságoknk kell biztosítni. Ugyncsk fontos felületi összeférhetőség. A kívánt kliniki htást z implntátum felületének megfelelő kémii, fiziológii, biokémii és morfológii kilkítás ngymértékben befolyásolj. A cél z optimális kliniki htást biztosító felület elérése. Pl. Fémimplntátumok esetében szerkezeti összeférhetőség mellet igen fontos, hogy csk z elektrokémii korróziót jól tűrő fémek lklmzhtók. (Ezt kémii tuljdonságot később részletesebben ismertetett elektródpotenciál htározz meg.). Biokomptibilis polimerek esetében pedig teljesítenie kell z dott lklmzásnál megkívánt mechniki igényeket, pl. terhelésnek kitett polimereknek, pl. kellően szilárdnk, merevnek. ütésállónk, dinmikus igénybevétel esetében vgy plsztiki célokt szolgáló stb. esetben puhánk, ruglmsnk, lágynk (gél) kell lennie. 1.1) Hisztokomptibilitás, implntátum - szövet kölcsönhtás. Minden implntátum befogdó szövet válszrekcióját váltj ki; ez rekció áltlábn szövet és z implntátum érintkezési felületén keletkezik. Az implntátumok áltl kiváltott szöveti rekciók lehetnek: Implntátum tuljdonságok Toxikus (mérgező) Inert (közömbös) Bioktív Degrdábilis (lebomló, felszívódó) Szöveti rekciók Szövet elhlás (nekrozis) A szövet betokozz z implntátumot (nem ismeri fel idegenként, csk mintegy körülveszi) A környező szövetek hozzá kötődnek tpdnk z implntátumhoz A szövet (idővel) pótolj z implntátumot. Átveszi nnk szerepét. Az implntátum tervezésekor, nygánk kiválsztáskor fontos szempont, hogy z ne okozzon toxikus effektusokt (sejtelhlást), környező szöveteket ne roncsolj, és ne oldódjnk ki belőle szervezetre veszélyes nygok. 1.) Hemokomptibilitás. A vérármml kpcsoltb kerülő bionygnk vérrel összeférhetőnek, hemokomptibilisnek kell lennie- Az itt hsznált eszköz (érpótló polimer, fémháló shunt stb.) nem lehet trombogén, trombusképző, vérlvdást kiváltó jellegű. 1.3) Cellurális komptibilitás. Az élő szervezettel kpcsoltb kerülő orvostechniki eszköz biokomptibilitás egy bizonyos értelemben tehát összeférhetősége z élő sejttel. A sejt z élőszervezet legkisebb egysége, mely még önálló életjelenségeket mutt, tehát mozoght, nygcserét folytt, ingerlékeny és szporodik..biófunkcinlitás Az tuljdonság értendő, hogy z dott nyg képes-e betölteni neki szánt funkciót, zz pl. rendelkezik-e megfelelő mechniki, reológii, mágneses, elektromos, vgy egyéb fiziki vgy kémii tuljdonságokkl. A szervezet befogdó kézsége dott nyggl szemben - zz dott nyg biokompbilitásváltoztthtó. Erre lehetőséget teremtenek bizonyos gyógyszerként dgolhtó vegyi nygok (pl. nti-kogulánsok), melyek módosítni képesek z inplntátum szövet htárfelületi jelen-ségeket, zz szervezet válszrekcióját. További lehetőség z implntátumok felületének módosítás. Ez felület morfológiájánk, kémii összetételének, energiállpotánk stb. változását jelenti. Péld fém implntátumok bevonttolás (pl., hidroxiptit, módosított titán-oxid vgy műnyg réteg stb.) ill. polimerek felületének kezelése nti-kogulánsokkl.

3 3 Biokomptibilis nygoknk számos követelményt kell kielégíteniük, ezért BIOLÓGIA, ORVOSTECHNIKAI és ANYAGTUDOMÁNYI ismeretekre vn szükség. Ezért biokomptibilis implntátumuk, funkcionális eszközök kidolgozásához orvosok, mérnökök munkközösségeinek együttműködésére vn szükség (Tem-munk). E két szkember-csoport között kpcsoltot z orvosbiológi mérnöknek kell áthidlni z dott célú és funkciójú biokomptbilis eszköz vgy implntátum kidolgozásához Az nygok biokomptibilitását befolyásoló tényezők Az nyg *kémii tuljdonság *felület kémii tuljdonság *felületi érdesség *felületi töltésállpot *kémii stbilitás *kémii bomlás termékei *degrdációs termékek fiziki tuljdonsági Az eszköz - méret - lk (geometri) - mechniki és reológii tuljdonságok (rúg. modulus stb.) A befogdó testszövetek ill. személy állpot - humán szövet típus és elhelyezkedése - életkor - nemiség - áltlános egészségi állpot - gyógyszerfogysztás A rendszer - műtéti technik - implntátum - szövet érintkezés - fertőzések 1. Anygtudományi (fiziki, kémii, biokémi természettudományi stb.). Orvostudományi ismeretekre vn szükség. A biokomptibilis tntárgynk éppen z célj, hogy z nygtudománynk z integrált természet-tudományos elméleti lpjit és gykorlti módszereit ismertese..gázok ÉS FOLYADÉKOK ÁLLAPOTEGYENLETEI. Az lklmzott biokomptibilis nygok elsősorbn szilárd állpotú nygok (fémek, kerámiák, műnygok stb.), de h humán testbe beépítjük, kkor érintkezésbe kerülnek testnedvekkel, melyek víz oldószer trtlmú ionos, krisztlit ill. kolloid oldtok vgy finom diszperziók, melyek még oldott gázokt (oxigén, széndioxid, stb.) is trtlmznk. Ezért gázok és folydékok állpotát figyelembe, kell vennünk, mert beépített biokomptibilis nygokr különböző fiziki htásokt gykorolnk. Folydék és légnemű nygok állpotegyenlete. vn der Wls egyenlet. ( V b) (p + ) = V RT 3

4 4 hol R=Regnult állndó, T=Kelvin fokokbn kifejezett hőmérséklet, V = móltérfogt, p= nyomás, b= kovolumen, = kohéziós erő koefficiens Minden olyn nyg, mi bomlás nélkül légnemű állpotbn hozhtó. Három hlmzállpotbn létezik, hőmérséklet (T), térfogttól (V) és nyomástól (p) un. állpothtározóktól függően: szilárd, cseppfolyós és légnemű (gőz, vgy gáz) állpotbn. [Ezeken kívül létezik még két kvntum állpot is: Szuprvezető és Szuprfolyékony állpot is.] A cseppfolyós és légnemű hlmzállpot állpot függvényét P, T, V állpothtározóktól függően vn der Wls empirikus függvény, közelíti meg legjobbn. Az lábbi grfikon vn der Wls egyenletet, ábrázolj p., T, V állpothtározóktól függően 1 mól nyg mennyiség esetében, állndó hőmérsékleten feltüntetett izotermák függvényseregével. Minden nyg jellemző pontj kritikus hőmérséklet (T k ), kritikus térfogt (V k ), kritkus nyomás (p k ). Ezen hőmérsékleten meghtározott térfogt és nyomás trtozik és e pont felett z nyg csk gáz állpotbn, létezik és nem cseppfolyósíthtó. Ez vn der Wls egyenlet szinguláris pontj. A kritikus hőmérséklet ltt z nyg igen kis nyomáson gőzállpotbn létezik nyomás növekedésével térfogt egyre, csökken, mjd z dott hőmérsékleten elérve telitett gőznyomást (tenziót) meghtározott telitett gőz molltérfogtához (V g ) jutunk, tovább csökkentve térfogtot tenzió nyomás nem változik, de gőzállpotból egyre több molekul kerül cseppfolyós állpotb, ddig, míg gőz fázisból cseppfolyós állpotb nem kerül z összes nyg. Tenzió nyomáshoz és dott állndó hőmérséklethez trtozó térfogt folydék móltérfogt (V f ). Különböző hőmérsékletekhez trtozó tenzió nyomásokhoz meghtározott gőz és folydék molltérfogt trtozik. H lecspott folydék nyomását tenzió nyomás fölé növeljük, úgy folydékot nyomjuk össze, minek komprimálhtóság jóvl csekélyebb, mint gőz vgy gázfázisé. Kritikus pont feletti mgs hőmérsékleten folytonos hiperbol szerint változik gáz nyomás térfogttól függően, vgyis kovulumen (b) és kohézió () elhnygolhtó és így vn der Wlls egyenlet egyetemes tökéletes gázállpot függvénybe, megy át. p pv = RT pk T3 Tk T T1 V f V k V g V 4

5 5 Hlmzállpotok és hlmzállpot változások. Minden nyg dott nyomáson reá jellemző hőmérsékleti ponton megdermed, zz szilárd hlmzállpotb megy át és ugynezen hőmérsékleti ponton, h melegítjük, megolvd, zz cseppfolyós állpotb kerül. z olvdáshőmérséklet külső nyomástól kis mértékben függ. A víz olvdáshőmérséklete nyomás növekedtével csökken, de pl. jód olvdáshőmérséklete nő. Szilárd nyg is párolog és dott hőmérsékleten meghtározott gőznyomás, vn, mit szublimációs nyomásnk nevezzünk. A szublimációs nyomás hőmérséklettel szintén nő-, mint folydék állpotbn tenzió nyomás-és bszolút hőmérsékleten zéróvá válik. Szilárd állpotbn z nygnk meghtározott kristályszerkezete vn, kristályt felépítő részecskék meghtározott periodikus rend szerint rácspontokon helyezkednek el. Így szilárd kristályos hlmzállpotbn z nyg rendezett állpotbn vn, morf állpottól eltekintve. Mivel z nyg olvdás hőmérséklete, vlmint forrás hőmérséklete nyomástól függ, ezért forráspont ill. olvdáspont tmoszférikus nyomáson mért fiziki állndó. (tmoszférikus nyomás: kp). Így víz 0 C olvd és 100 C-on forr, ezek pontok egyúttl Celsius hőmérsékleti skál válsztott lppontji. A folydék állpotbn csk lokális rend vn, mi nem is állndó, mert lbilis állpot és könnyen átlkul más formáb, mert folydék állpotbn molekulák kis mértékű trnszlációs mozgást is végeznek rezgő és forgó mozgás mellett. A szilárd hlmz állpotbn trnszlá- ciós mozgások, sőt forgó mozgások is befgynk, és csk rezgőmozgás létezik, mi hőmérsék-let csökkenésével szintén csökken, de bszolút null fokon is rezeg kristályt felépítő részecske (tomok ill. ionok, nullpontrezgés). Gázállpotr viszont tökéletes rendezett állpot jellemző és kis nyomáson és ngy hőmérsékleten növekedett gáz térfogt mitt olyn távol kerülnek molekulák, hogy köztük működő kohéziós erő nullává válik és részecskék már mtemtiki pontoknk tekinthetők. Erre z állpotr vontkozik már ismertetett tökéletes gáz törvény. (pv = RT). Ismertetett mkrofiziki nygr jellemző tuljdonságok ismertetése után szükséges z nyg belső szerzetének részletesebb ismerete, mi már mikrofizik ill. kvntummechnik körébe trtozik. p K víz jég Op=0 O gőz t -73,15 0,0076 Fp=100º 374º 5

6 6 Fázisdigrm. A különböző fázisokt és fázisváltozásokt fázisdigrmbn ábrázolhtjuk, hol z bszcisszár hőmérsékletet (t) és z ordinátár nyomást vesszük fel. A fenti ábr víz fázisdigrmját ábrázolj. A víz p-t digrmjánk vizsgáltávl megállpíthtjuk zt, hogy gőznyomás (tenzió) hőmérséklet növelésével z OK görbe mentén növekszik. Az OK görbe kezdőpontj értelemszerűen víz úgynevezett hármspontj (l. lább!), végződése pedig kritikus hőmérsékletnek megfelelő pont, hol folydékállpot megszűnik. A szublimációr hsonló görbe szerkeszthető, mely gőznyomás görbénél meredekebb. Kezdőpontj, koordinátrendszer kezdőpontj, mert igen lcsony hőmérsékleten szilárd nyg rácspontjibn elhelyezkedő részecskék kisebb mozgékonyságánk megfelelően szublimáció gykorltilg nem következik be és így szublimációs nyomás közelítőleg zérus. A szublimációs görbe z O pontbn végződik és itt éri el tenziógörbét, mert z olvdáspont felett szilárd hlmzállpot nem lehetséges. Az O pontból még egy hrmdik egyensúlyi görbe is indul ki, melyet olvdási görbének nevezzük. E görbe z állpotjelzők zon értékeit dj meg, melyeknél jég folyékony vízzel trt egyensúlyt. Az OB görbe víz esetében lig észrevehető mértékben p tengely felé hjlik, mi nnyit jelent, hogy mint zt tpsztltból is tudjuk víz olvdáspontj nyomás növelésével csökken. A szublimációs görbét, szilárd fázis és gőzfázis egyensúlyit z állpotjelzők dják meg, tőle blr csk jég, jobbr pedig csk gőzállpot vn. Az O pontbn három fázis egyidejűleg vn jelen és egyensúlyt trt, vgyis itt víz és jég telitett gőzének nyomás egyenlővé válik. Ezt z állpotot hármspontnk nevezzük. Ebben z állpotbn szilárd, folyékony és légnemű hlmzállpot egyránt jelen vn és egyensúly trt. Ennek z állpotnk hőmérséklete és nyomás csk z nygi minőségtől függ. Így víz hármspontj nyomás csk nyomás 4,579 torr, hőmérséklet pedig +0,0076ºC. Folydékok felületi állpot [Felületi feszültség] Ezek közül már z előbb említett felületi htások közül nedvesítés leglpvetőbb tuljdonság, melyet felületi feszültség htároz meg. gőztér Folydék felszíne folydék belseje Felületi feszültség = γ, F = erő, W = munk A = Hossz F W g = = Dimenzió: Nm -1 = Jm - A A Illeszkedési szög: A különböző nygok érintkezési során felületek között kölcsönhtás lép fel. mely két különböző nygok közti dhéziós erőkkel és részecskék közti kohéziós erőkkel mgyrázhtó. Így z implntátumok és test szövetei ill. test-folydékok között is felületi erők ébrednek. Az implntátum hidrofób és hidrofil lehet, vgyis nedvesíthető vgy nem. Ez z effektus mivel 6

7 F F k δ<90 7 felületen jön létre, ngymértékben befolyásolhtó felület bevonó nygokkl. A célnk megfelelően beállíthtó nedvesítés mértéke. Péld kedvéért tegyünk üvegpohárb különböző folydékokt. Tpsztlt szerint három esetet lehet megkülönböztetni. 1. Üvegfl és folydék közt flhoz viszintesen illeszkedik folydék felszíne, vgyis z illeszkedési szög, un. peremszög ( δ ) 90 fok. F δ=90 F k F = F + F = F vgyis k F =. k F H kohéziós erő z dhéziós erő szerese úgy z illeszkedési szög δ=90, vgyis meniszkus teljesen vízszintes. pl. szilikonozott üvegcsőben víz meniszkusz, mert víz hidrofób szilikonozott üvegfelületet, nem nedvesíti. Ezért z nlitikábn bürett leolvsás pontosbbá tehető és z injekciós mpullákból z orvosság kvntittive kiszívhtó, h z üveget szilikonréteggel bevonjuk..domború folydék felszíne. Nem nedvesíti folydék z üvegflt ill. z nyg felületét. Hidrofób eset. F F k δ>90 F k æ F. Higny γ=435 mn/m ( C-on) A higny nem nedvesíti z üveget, mert kohéziós erő ngyobb, mint z dhéziós erő. 3.Homorú folydék felszíne. Ebben z esetben folydék nedvesíti z üvegflát, pl. víz vgy vizes oldtok (vér, testfolydékok stb.). Ez z un. hidrofil eset. Kohéziós erő kisebb, z dhéziós erőnél. (Víz γ=7 mn/m 5 C). F Æ F Æ k A három péld lpján megállpíthtó, hogy nedvesítés mértéke végső soron peremszög függvénye. Ezért vizsgáljuk meg most szilárd felületek folydék áltl vló nedvesedő képességének jelenségét. Fogllkozzunk z L (liquidus) folydék egy cseppjével, mely S (solidus) szilárd test és G (Gáz) levegő MN htárán fogll helyet. δ 7

8 8 δ GŐZ G γ LG M N γ LS Solidus (S) γ SG A nedvesedő képesség vizsgáltánál három féle felszíni feszültségre kell tekintettel lenni: 1. szilárd test-levegő htárán fellépő γ SG ;. szilárd test-folydék htárán fellépő γ SL ; és 3. folydék-levegő htárán fellépő γ LG feszültségekre. Legyen szilárd testre ráhelyezett cseppnek terjedelme kkor, hogy szilárd test felszínéből 1 m foglljon el ez esetben csepp odhelyezésekor felszíni feszültség szilárd test-folydék htáron γ LS -vel növekedik, ugynkkor felszíni feszültség szilárd test-levegő htáron γ SG -ml, illetve γ LG -ml csökken, miután levegőhártyák, melyek eddig szilárd felszínt és folydékot fedték, elhúzódnk. A szbd felszíni energiánk (felület x. felületi feszültség), vgyis nnk munkánk csökkenése, melyet folydékcseppnek szilárd test felszínére vló helyezése megkövetel A = g + g - g Joule LG SG LS lesz. A γ SG felszíni feszültség cseppnek z MN htár mentén vló széthúzásr törekszik, γ LS felszíni feszültség viszont csepp összehúzásár törekszik. A γ LG felszíni feszültség csepp felszínnek irányábn ht. Ez z érintő szilárd fl MN felszínével szöget zár be, melyet már z említett peremszögnek nevezzünk. A csepp egyensúlybn vn, h g SG = g LG cosd + g LS Ebből meghtározhtó szilárd felszín áltl vló nedvesedésének feltétele. H δ szög hegyes, úgy γ LG z MN felszínre vló vetülete irány tekintetében egybeesik γ LS erővel és következésképpen, z erők összetevődnek, ellenkező eset kkor áll fent, h peremszög tomp szög, ebben z esetben nedvesítés erősen csökken. H z első egyenletbe második egyenlet, γ SG kifejezését behelyesítjük, úgy felszíni szbd energiár kpjuk. A = g LG (1 + cos d) H δ peremszög 0 fok A=.γ LG 90 A = γ LG 180 A = Nevesedési munk peremszög növekedésvel csökken hegyes szög estében nedvesedést fogunk észlelni és peremszög mindddig csökkeni fog, mígnem szilárd test folydék áltl vló nedvesítésének munkáj egyenlővé nem válik mgúknk folydékoknk összetrtási energiájávl, vgyis kohézió munkájávl. Azok szilárd felületek, melyeknél A = -1 γ LG közt fekszik hidrofilnk nevezhetők, míg további esetekben hidrofób felületek lkulnk ki. Pl. testfolydékokr nézve fémek, szilikon, teflon, PMMA hidrofób felületeket dnk, kerámiák egy részéből zonbn hidrofil implntátumok képezhetôk. H felület érdes, ezt legegyszerübben úgy vehetjük figyelembe, hogy látszólgos egységnyi, (1 m ) felület r - szeresére nő, r.( g g ) = g cos d LS SG LG miből cos d r = r cos d Eszerint nedvesítés kezdeti kis peremszög esetén nő, ngy peremszög esetén csökken z érdességi tényező növekedtével. r 8

9 9 Ezeknek z elméleti tényeknek birtokábn tudtosn felületi réteg bevonássl ill. polírozásávl vgy érdességével ngymértékben befolyásolhtók z implntátum nedvesíthetősége környező humán szövetekkel. Pl. szilikon újizületet hidrofób tuljdonság lpján nem tudj benőni testszövet, így testnedv kenőnygként ht, és z újizület trtósn mobilis mrd, mit zzl is biztosítunk, hogy z izület központi hjlító része sim felületek, míg z új csontb elhelyezett végek érdes felületek. Folydék felületének állpotegyenlete: Eötvös egyenlet. A felületi feszültség hőmérséklettől ngymértékben függ és kritikus T k hőmérsékleten null lesz z értéke.pl vízfelületi feszültsége hőmérséklettől vló függését z lábbi táblázt Muttj: T C γ T C γ T C γ Eötvös folydék felszíni állpotár tpsztlti törvényt sikerült felírni, mely folydék kétdimenziós rétegére vontkozik, vn der Wlls egyenlethez hsonló kétdimenziós folydék belső állpotát leíró egyenlet: / 3 V g = K t hol V= térfogt, γ =felületi feszültség, Κ = Eötvös állndó, τ = T k - T, T k = kritikus hőmérséklet Ebből z következik, hogy hőmérséklet növekedtével felületi feszültség csökken és kritikus hőmérsékleten, mivel τ = 0 lesz felületi feszültség is eltűnik, mert mint már előbbi fejtegetésből is kiderült, nincs többé folydék állpot T k felett. Ozmózisnyomás. Az élősejtek fli féligáteresztő hártyák. A féligáteresztő hárty nnométeres pórusokkl rendelkező vékony hárty. Ilyen féligáteresztő hártyák mesterségesen is műnyg fóliákból is előállíthtók. Különböző élőszervezetben tlálhtó levő szervi részek, mint pl. hlhólyg, szöveti hártyák stb. féligáteresztő hártyként viselkednek. Pl. féligáteresztő hlhólygot cukoroldttl töltjük tele, és hólyg felső nyílásár szorosn üvegcsövet kötözünk, és rgsztóvl biztosítjuk z üvegcső és ezt körülvevő hólygnyílás közti tökéletes hermetikus zárást, mjd hlhólygot desztillált vizes pohárb merítjük, kkor zt fogjuk tpsztlni, hogy z üvegcsőben vízoszlop lssn emelkedni fog. Több npi állás után vízoszlop emelkedése megáll és ekkor mért hidroszttiki nyomás z un. ozmózisnyomás (h). Ez jelenség zzl mgyrázhtó, hogy vízmolekulák jóvl kisebbek, mint cukor molekulák és hlhólyg mind két oldlán vízmolekulák diffúziój megindul. A cukor molekulák mivel jóvl ngyobbk nem tudnk hlhólyg flán keresztül átjutni, ezért több víz megy z hlhólyg belsejébe, mint pohárb. A víz többlet hozz létre hidroszttiki nyomás különbséget, mi z ozmózisnyomássl egyenlő. A pontos mgyrázt zon lpszik, hogy cukor oldt kémii potenciálj (µ c ) ngyobb, mint másik oldlon levő h hlhólyg víz 9

10 10 cukormentes rész kémii potenciálj (µ o ) és így keletkező (µ c -µ o ) pot. különbség z ozmózisnyomást indukál.(π). Tehát kezdeti pillntbn z ozmózisnyomás null, mjd nőni kezd, és mikor dinmikus egyensúly beáll víz molekulák mindkét irányú diffúziós sebesség zonossá válik. cukoroldt Az ozmózisnyomás függ cukoroldt koncentrációjától és hőmérséklettől. Ebben z esetben koncentráció helyett hígítást hsználjuk, mely koncentrációnk reciprok értéke: 1 j = hol φ=hígítás (l/kg) és c= koncentráció (kg/l) c A három váltózót (φ, T, Π, hígítás, hőmérséklet[k], ozmózisnyomás ) trtlmzó Vn t Hoff- Pfeffer törvény: P. f = RT 1 mólnyi nyg esetében. Egyenlet lpján, h hőmérséklet állndó, kkor hígítássl csökken z ozmózisnyomás és fordított esetben, koncentráció növekedésével pedig nő. Az ozmózisnyomásnk fiziológiábn igen ngy jelentősége vn. Az élőszervezetek, így sejtek nygforglmát, tápnygfelvételét stb. ugynis éppen z ozmotikus jelenségek biztosítják. A növényi, állti és humánszövetek sejtfl és mg plzm is szemipermeábilis (féligáteresztő). Hipotóniás oldtbn sejt megduzzd és sejtfl meg is repedhet, plzm ki is ömölhet (plzmolizis), hipertóniás oldtbn viszont sejt, illetve plzm zsugorodás és ezáltl életműködésnek zvri következhetnek be. A vérerekben történő befecskendezéseknél is ezért vérsvóvl izotóniás oldtot, z un. fiziológii (0.9% -os) konyhsóoldtot hsználják. 10