Semaine 7_ISE, Co-oxymétrie et osmomètre

Question 1

Quell est l’effet de l’exposition à l’air sur le pH, la pCO2 et la pO2 d’un échantillon de sang artériel?

Answer 1

pH augmente (car le pCO2 diminue).
pCO2 diminue.
pO2 augmente.

Lors de l’exposition à l’air, il y a équilibration des pressions partielles des gaz avec ceux ambiants.
Le pression atmosphérique étant à 760 mmHg => la pO2 de l’air est de 160mmHg (21% x 760 mmHg) et la pCO2 est de 0,3mmHG (0,04% x 760 mmHg).
Les pressions partielles artérielles de O2 et CO2 sont respectivement de 75-100mmHg et 35-45mmHg.

Question 2

A) Expliquer l’effet d’exclusion des électrolytes.
B) Indiquer parmis les méthodes suivantes lesquelles sont affectés par ce phénomène : ISE indirecte, ISE directe, Spectrophotométrie d’absorption atomique de flamme.
C) Indiquer une alternative permettant de contrer cette “interférence”.

Answer 2

A) La mesure des électrolytes via des électrodes sélective d’ions (potentiométrie) est en réalité la mesure de leur activité pour laquelle la concentration est établit selon le volume d’eau plasmatique. En condition « normale », le volume d’eau plasmatique est assumé équivalent au volume du plasma.
Cette présomption devient problématique lorsque la proportion des macromolécules sont élevées (protéines, lipides), soit elles occupent d’avantage d’espace dans le plasma. Par méthode indirecte (ex. Automate) ou spectrométrie d’absorption à flamme (SAAF), la mesure est effectuée sur un volume total de plasma (0.93 x plasma => H2O plasmatique) et calculé selon la pré-dilution. Toutefois, le facteur de conversion employé suivant la pré-dilution devient erroné, car le volume d’H2O plasmatique qui est moindre. Il y a alors sous-estimation de la concentration des électrolytes (surtout le Na+).

B)

• ISE indirecte
• Spectrophotométrie d’absorption atomique de flamme

C)

• Délipidation (ultracentrifugation, lipoclear, cyclodextrine) peut être faite dans les cas d’hyperlipidémie.
• Mesure par potentiométrie directe en cas d’hyperlipidémie et d’hyperprotéinémie.

Question 3

A) Expliquer le principe de potentiométrie (Schéma est une excellence idée).

Answer 3

La potentiométrie est basée sur la mesure de la différence de potentiel électrique entre 2 électrodes d’une cellule électrochimique, lorsque le courant de la cellule est nul.

E totale = E échantillon - E référence

Le système de potentiométrie inclut :

• Solutions électrolytique = Conduire le courant
• Membrane sélective = Spécifique à l’analyte mesuré
• 2 électrodes :
  o Électrode de référence composé d’un métal inerte (Platine ou
  Or +HCl) ou participant à la réaction (Ag|AgCl)
  o Électrode de mesure dont le potentiel varie, composé de verre (pH) ou membrane de polymère (Électrolytes, CO2)
• Voltmètre => Enregistre le potentiel de la cellule électrochimique qui se crée à l’interface des différentes composantes de la cellule basé sur l’équation de Nernst : E = E0 + (2,30 x R x T°) / (n x F) x Log (a)

L’électrode sélective ou de mesure est la composante permettant au potentiel de varié et ainsi de mesure directement l’analyte d’intérêt (pH, pCO2 ou Électrolytes). => ∆ Potentiel ∝ log (Activité ionique) ou [Ion].

Question 4

Qu’est-ce que le potentiel de jonction liquide d’un système de potentiométrie?

Answer 4

Le potentiel de jonction liquide est la répartition inégale des charges créée par l’échange sélectif de l’électrode du potentiomètre.

Question 5

Lequel des analytes suivants ne peut pas être mesuré par potentiométrie?
A) pH
B) Na+
C) pO2
D) pCO2
E) Cl-

Answer 5

C) pO2 est mesuré par ampérométrie.

La mesure par potentiométrie peut également être employé également pour le K+, Ca++. Il est également possible de l’utiliser pour des analytes tel que l’Urée via des biosenseurs.

Question 6

Expliquer le principe d’ampérométrie (Illustrer peut aider).

Answer 6

L’ampérométrie est basée sur la mesure d’un courant obtenu lorsque qu’un voltage externe est appliqué sur une électrode polarisable. L’ampérométrie est basée sur des principes d’oxydo-réduction.
=> Courant (anode / cathode) ∝ [Analyte].

Ex. pO2 est capable de subir des réactions de réduction en présence d’électrode d’argent (Ag), platine (Pt), or (Au).
[O2] = [O2 lié à l’Hb] +[O2 dissous]

• Cathode : Tige de platine
• Anode : Tide d’Argent
• Solution d’électrolytes soumise à un voltage constant
• Membrane perméable à l’O2 sépare le sang => Évite le dépôt de protéine sur la cathode

Principe :
1- L’O2 migre jusqu’à la cathode où il est réduit par les é libres générés par l’anode (dans la solution d’électrolytes).
2- La réaction de réduction crée un ∆ de courant entre l’anode et la cathode proportionnellement à la quantité d’O2 réduit dans la solution d’électrolyte ∝ [O2]

Question 7

Lequel des analytes suivants ne peut pas être mesuré par ampérométrie?
A) pO2
B) Lactate
C) Glucose
D) Bilirubine
E) Créatinine
F) Urée

Answer 7

F) Urée
Urée => Uréase => Production de CO2
(Détecter par potentiométrie)

Le Glucose (glucose oxydase), Lactate (lactate oxydase), Créatinine (créatininase, créatinase, sarcosine oxydase), Bilirubine (bilirubine oxydase) peuvent subir des réaction d’oxydation permettant leur détection par ampérométrie via des biosenseurs.

Question 8

Vrai ou Faux. Un biosenseur est l’immobilisation d’une enzyme sur la membrane liquide d’une électrode. Elle permet la détection d’un signal proportionnel uniquement à la quantité de l’analyte.

Answer 8

FAUX

Un biosenseur est l’immobilisation d’une enzyme sur la membrane liquide d’une électrode. Elle la détection d’un signal proportionnel à la quantité ou l’activité de l’analyte.

Question 9

Discuter des différences, avantages et limitations de la photométrie de flamme vs potentiométrie.

Answer 9

Photométrie de flamme
Principe: Méthode de référence
Résultat = [Ion total]
1. Ion soumis à la chaleur de la flamme => État excité
2. Retour à l’état fondamental de é = Émission ∝ [Ion]
=> Émission caractéristique de l’Ion dosé

Avantages:

• Appareillage simple
• Peu coûteux
• Peu d’interférence (quoique sujette à l’effet d’exclusion)
• Pas de variations due à la température

Limitations:

• Besoin d’alimentation en gaz (Contraintes légales)
• Cadence analytiques faible
• Sujette à l’effet d’exclusion, car dilution nécessaire avant l’analyse.

Potentiométrie
Principe : Mesure l’activité de l’ion. Le résultat est converti et exprimé par rapport à l’H2O plasmatique

Avantages:

• Miniaturisation et automatisation possible
• Mesure simultanée de plusieurs paramètres

Limitations:

• Méthode indirect sujette à l’effet d’exclusion dû à la dilution 1/20 avant l’analyse.

Question 10

Vrai ou Faux.
La coulométrie mesure la charge électrique passant entre 2 électrodes dans une cellule électrochimique. Elle est basé sur la loi de Faraday.

Answer 10

Vrai

Question 11

Vrai ou Faux. La photométrie de flamme est la métrhode de référence du chlore.

Answer 11

Faux

La méthode de référence du chlore est la coulométrie. La photométrie de flamme est toutefois la méthode de référence pour la mesure de certains électrolytes (Ex. Na, K)

Question 12

Décrire le principe analytique de la coulométrie.

Answer 12

La coulométrie ou titration coulométrique mesure de la charge électrique passant entre 2 électrodes dans une cellule électrochimique. La charge électrique mesurée est proportionnelle à la concentration de l’analyte d’intérêt dans l’échantillon, basée sur la Loi de Faraday (Nbr de Coulombs).
Il s’agit de la méthode de référence du Cl-

=> Charge ∝ Oxydation ou Réduction de la substance électro-active

Q = Charge électrique de la cellule électrochimique (C = coulomb  Ampere × second)
n = Nombre d’électrons transférés dans la réaction
N = Quantité de substance réduite ou oxydée en moles
F = Constante de Faraday (96,487 coulombs/mol).

Électrode produit des Ag+
1- Un courant constant est appliqué entre l’anode (+) et la cathode (-).
=> À l’anode, Ag est oxydé en Ag+.
=> À la cathode, les H+ est réduit en H.
2- En présence de Cl-, les ions Ag+ précipitent
AgCl => Il y a ↓ Ag+ libre. Lorsque qu’il n’y a plus de Cl- libre (tous complexés en AgCl), il y a ↑ d’Ag+ en solution.

Électrode qui détecte les Ag+
3- L’excès de Ag+ est détecté à une 2ème électrode d’Ag polarisé à un potentiel négatif
=> Ag+ est réduit en Ag et produit un courant. Titrage arrête lorsque le courant excède une valeur donnée.
4- À courant constant, le Nbr de coulombs (Ag+) passant entre l’anode et la cathode ∝ au temps.
=> Nbr absolu d’ions Cl-
*(!) Interférence : Anions ayant une affinité plus grande pour l’Ag+ (Br-)

Question 13

Associé les méthodes suivantes avec ce qu’elles mesurent:

A) Potentiométrie
B) Ampérométrie
C) Conductométrie
D) Coulométrie

i) Courant obtenu lorsqu’un voltage externe est appliqué
ii) Charge électrique d’une cellule électrochimique
iii) Différence de potentiel électrique lorsque le courant est nul
iv) Conductivité électrique

Answer 13

A) Potentiométrie + iii) différence de potentiel électrique lorsque le courant est nul
B) Ampérométrie + i) Courant obtenu lorsqu’un voltage externe est appliqué
C) Conductométrie + iv) Conductivité électrique
D) Coulométrie + ii) Charge électrique d’une cellule électrochimique

Question 14

Vrai ou Faux. Le chlore peut être mesuré par potentiométrie, conductométrie et coulométrie.

Answer 14

Vrai

Question 15

Vrai ou Faux. Une correction pour l’altitude est nécessaire lors de la mesure des gaz.

Answer 15

Vrai

Une correction pour l’altitude est fait d’emblée sur les appareils à gaz via un Baromètre intégré.
Compensation => Patm ↓ avec ↑ Altitude => ↓ pO2

Question 16

Quelles sont les 4 propriétés colligatives des solutions à l’origine des principes d’osmométrie?

Answer 16

• Pression osmotique
• Dépression du point de congélation
• ↓ Tension vapeur
• ↑ point d’ébullition

Question 17

Décrivez le principe analytique de l’osmomètre à dépression du point de congélation.

Answer 17

A-B) Échantillon est super-refroidi avec agitation à une température inférieur au point de congélation (-7°C)
B-C) L’échantillon est soulevé au-dessus de la cuvette et agité vigoureusement entraînant la cristallisation de la solution => slush
C-D) L’énergie libérée par la fusion initiale réchauffe l’échantillon à son point de congélation => Température atteint un plateau (équilibre solide-liquide) puis diminue.
E) Le galvanomètre (relié au thermistor) enregistre la ↓ de la Température ce quicalcul l’Osmolalité comparé à une autre solution de molalité connue (Ex. NaCl).

Tout au long du processus, des sondes à thermistance d’une grande sensibilité surveillent la température de l’échantillon et contrôlent l’élément réfrigérant thermoélectrique. Le contrôle par microprocesseur est automatisé.

Question 18

Sur quel principe l’osmomètre à pression vapeur est-il basé?
A) Dépression du point de congélation
B) Augmentation du point d’ébullition
C) Diminution des tensions vapeurs (pression vapeur)
D) Dépression du point de rosée

Answer 18

D) Dépression du point de rosée

Contrairement à ce que son nom laisse prétendre, l’osmomètre à pression vapeur mesure en soit la dépression du point de rosée (température à laquelle la vapeur d’eau condense). La mesure du point de rosée réplique la diminution de pression vapeur des soluté.

Question 19

Qu’est-ce qu’un osmomètre colloïde?
A) Un appareil mesurant la pression osmotique plasmatique totale
B) Un appareil mesurant la diminution de la tension vapeur d’un liquide
C) Un appareil mesurant les protéines totales dans le sang.
D) Un appareil mesurant la dépression du point de congélation

Answer 19

A) Un appareil mesurant la pression osmotique plasmatique totale

L’oncomètre est un appareil permettant de mesurer la pression oncotique ce qui possible en mesurant la pression osmotique plasmatique totale causée au protéines et les molécules de haut poids moléculaire ne passant pas à travers une membrane semiperméable.
La différence de pression négative est mesurée par un transducteur et est équivalente à la pression oncotique.

Question 20

Qu’est-ce que l’osmolalité?

Answer 20

l’osmolalité se définit comme la concentration d’osmoles relative à la masse du solvant (Osm/kg/H2O). L’osmolalité sérique est généralement autour de : 280-300 Osm/Kg.

Question 21

Un osmomètre mesure la concentration en osmole (osmolalité).

Discutez de ce qu’est une osmole et des différents types retrouvé dans le sang.

Answer 21

Dans le sang, on retrouve des osmoles efficaces (Ex. Na+, K+, Protéine [Glucose selon le contexte]) et inefficaces (Urée, Glucose, EtOH), lesquelles se distinguent par la présence d’un système de transport transmembranaire qui les confine dans un compartiment liquidien précis (Ex. Na+ = principale du liquide extracellulaire ; K+ = principale osmole du liquide intracellulaire). Les osmoles efficaces exercent notamment une pression osmotique et apte à influencer les mouvements hydriques.
Il y a également des osmoles inefficaces (Ex. Glucose, Urée, EtOH) lesquelles diffusent librement et, donc n’influence qu’indirectement le mouvement d’H2O.

Question 22

Définir la pression osmotique.

Answer 22

La pression osmotique se définit comme la pression à appliquer pour s’opposer au passage du solvant au travers de la membrane semi-perméable (≠ compartiment du corps).

Question 23

Décrivez le principe de co-oxymétrie en discutant brièvement des interférences de la méthode.

Answer 23

La co-oxymétrie est la mesure de l’hémoglobine (Hb) totale et ses fractions via un système optique de spectromètre à 128 λ (basé sur la loi de Beer-Lambert) et déterminées par équations matricielles.
Note : Certains systèmes parlent seulement de > 60 λ

Principe analytique :
Chaque fractions d’Hb absorbe la lumière différemment ce qui permet de les distinguer.
=> Possible de même différentier l’HbA et l’HbF, afin d’effectuer la correction appropriée pour les calculs
=> Hémoglobine total et fractionnée, Saturation en O2

(!) Substance interférentes absorbant la lumière similairement :
Turbidité, Sulfhémoglobine

Question 24

Laquelle des conditions suivantes n’augmente pas l’affinité de l’O2?
A) ↑ pH
B) ↑ pCO2
C) ↓ Température
D) ↓ 2,3-DPG

Answer 24

B) ↑ pCO2 => Diminue l’affinité de l’Hb à l’O2

Question 25

Laquelle des conditions suivantes ne diminue pas l’affinité de l’O2?
A) ↓ pH
B) ↑ pCO2
C) ↑ Température
D) ↓ 2,3-DPG

Answer 25

D) ↓ 2,3-DPG => Augmente l’affinité de l’Hb à l’O2

Question 26

Définir la saturation en oxygène.

Answer 26

La saturation en oxygène est le rapport (%) entre l’Hb fonctionnelle liée à l’O2 (O2Hb) et l’Hb pouvant liée l’O2 (O2Hb + HHb).

Question 27

Laquelle parmis les fractions d’hémoglobine suivante lie l’oxygène de manière irréversible?
A) H-Hb
B) O2-Hb
C) Met-Hb
D) CO-Hb

Answer 27

C) Met-Hb

Question 28

Laquelle parmis les fractions d’hémoglobine suivante lie l’oxygène de manière stable mais réversible?
A) CyanoMet-Hb
B) Sulf-Hb
C) Met-Hb
D) CO-Hb

Answer 28

D) CO-Hb

200x plus stable que la liaison O2-Hb.

Question 29

Qu’est-ce que la P50?

Answer 29

La P50 est la pO2 pour laquelle la moitié de l’hémoglobine sanguine se retrouve sous forme oxyhémoglobine. Elle est calculée selon la formule suivante :
log (P50) = log(pO2) - log[SO2/(1-SO2)]/2,7

Question 30

Expliquer le principe de l’oxymètre de pouls, ainsi que ses avantages et inconvénients.

Answer 30

L’oxymètre de pouls mesure non invasive de la saturation effectuée à l’aide d’un capteur avec une source de lumière et d’une pince/adhésif qui forme un capteur de lumière.
=> 2 λ utilisées : 660nm (HHb) / 940nm (O2Hb)

• O2Hb : Absorbe en infrarouge (Ø lumière rouge)
• HHb : Absorbe lumière rouge

Avantages:

• Mesure non-invasive et en temps réel
• ↓ Nbr de prélèvements
• Rapide

Limitations:

• Détection de MetHb et COHb interfère avec la méthode
• La présence de variant d’Hb a été associé avec une interférence négative de la mesure de la SpO2 (sous-estimation)

Question 31

Vrai ou Faux.
La mesure transcutanée de CO2/O2 mesure les changements de pH au niveau de la peau après chauffage sous une électrode. Le pH est rapporter en changement de la diffusion des gaz.

Answer 31

Faux

La mesure de la tension gazeuse, O2 diffusant à travers la peau, au niveau de la peau après chauffage de la peau sous une électrode
=> ↑ la diffusion d’O2 (Valeur corrigé à 37oC). Elle permet un aperçu de la perfusion microcirculatoire environnante.

Question 32

Vrai ou Faux. La mesure en continu du pH, pCO2, pO2, SO2 et cie via un système CDI (Terumo) utilise un appareil combinant la réflectance optique et la fluorescence optique.

Answer 32

Vrai

Question 33

Lequels des énoncés suivants est faux concernant l’assurance-qualité des appareils à gaz:
A) Une calibration des électrodes sélective (ISE) est nécessaire au fil du temps dû au dépôt de protéines et le vieilllissement des membranes (= changement des signaux).
B) Les solution de calibration pour la mesure des gaz sont habituellement préparer à l’aide d’un tonomètre.
C) Calibration en 1 point permet d’ajuster la pente de calibration.
D) La sensibilité d’une électrode peut être définit comme étant le rapport entre la pente de calibration de l’électrode de mesure et la pente de la calibration de l’électrode théorique.
E) La courbe de calibration théorique est établie par la relation entre le potentiel mesuré (par exemple pour le pH) et les concentrations.

Answer 33

C)

Une calibration en 1 point permet le repositionnement de la droite (pentre), alors qu’une calibraiton en 2 points permet d’ajuster la pente de calibration.

Question 34

Quels paramètres sont généralement calculés sur les appareils de gaz sanguins?
Donner la formule pour les calculer pour au moins 2 des “analytes”.

Answer 34

• Bicarbonate :
  HCO3- = 0,23 × pCO2 ×10^(pH-pKp)
  ou
  HCO3- = 0,3 × pCO2 ×10^(pH-pKp)
• Excès de base :
  EB = (1−0.014ctHb) × (HCO3- − 24,8 + (1.43ctHb + 7.7) × (pH − 7.4))
  ou
  EBS = HCO3- − 24,8 + 16,2 (pH − 7,4)
• Saturation d’oxygène
  SaO2 = O2-Hb / (O2-Hb + HHb)
  FO2 = O2-Hb / (O2-Hb + HHb + COHb + MetHb + SulfHb)
• Hémoglobine totale
  tHb = O2-Hb + HHb + MetHb + COHb

Question 35

Pour chacun des électrodes sélective suivante indiquer ce qu’elle permette de mesurer:
A) Électrode verre (silicilate)
B) Électrode avec membrane contenant du valinomycine
C) Électrode avec résine contant des sels NH4+
D) Électrode de verre avec une membrane de silicone
E) Électrode avec une membrane imprégné de di-(n-decyl) phosphate.

Answer 35

A) pH
B) K+
C) Cl-
D) pCO2
E) Ca++