Осмоляльность (осмолярность) означает количество осмотически активных частиц, находящихся в литре раствора или 1 кг воды. Осмоляльность в детском питании, в части касающейся детских молочных смесей, это значение определяется концентрацией белков и солей. Допустимая концентрация рассчитывается таким образом, чтобы нагрузка на почки была в пределах возможностей детского организма.

Осмоляльность и осмолярность молочной смеси

Осмоляльность грудного молока соответствует возможностям детского организма и составляет 240-280 мОсм/л, что считается нормой. Таким образом, это значение для сухих молочных детских смесей не должно существенно превышать 280 мОсм/л. Значения концентрации количества микроэлементов в составе детского питания, указанные на упаковке, могут колебаться в допустимых пределах.

Осмоляльность (осмолярность) адаптированных детских смесей повышена умеренно. Для смесей, предназначенных детям с непереносимостью лактозы, это значение уменьшено. Вот почему в детском питании грудничков категорически запрещается использовать коровье молоко. Почечная функция ребенка к 4 месяцам становится более зрелой, поэтому они могут справляться с более высокими концентрациями растворенных веществ в детском питании.

Особенно важно заботиться о здоровье малыша в первые месяцы его жизни. Поэтому, при полностью искусственном или смешанном вскармливании, необходимо внимательно изучать состав детского питания и осмоляльность детских смесей.

Видео по теме

Чем же смесь лучше коровьего молока и до какого возраста лучше давать ребенку смесь, рассказывает доктор Комаровский.

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Взамен ГФ XII, ч. 1, ОФС 42-0047-07

Осмолярность – это характеристика растворов, выражающая их осмотическое давление через суммарную концентрацию кинетически активных частиц в единице объема раствора (мОсм/л).

Существующие инструментальные методы позволяют определять не осмолярность, а осмоляльность – концентрацию кинетически активных частиц на килограмм растворителя (мОсм/кг).

Кинетически активные частицы – это молекулы, ионы или ионные комплексы одного или нескольких растворенных веществ, свободно распределенные во всем объеме растворителя и обладающие способностью к хаотическому перемещению внутри раствора.

Осмолярность и осмоляльность характеризуют создаваемое растворами осмотическое давление.

Осмолярность является одной из важнейших характеристик инфузионных растворов. На этикетках растворов для инфузий должно быть указано теоретическое значение их осмолярности. В случае, когда теоретическая осмолярность не может быть рассчитана, указывают среднее значение осмоляльности для данного лекарственного средства.

Теоретическая осмолярность может быть рассчитана по формуле:

С осм – осмолярность раствора, миллиосмоль на литр (мОсм/л);

m – содержание вещества в растворе, г/л;

M – молярная масса вещества, г;

n – суммарное число ионов, образующихся из одной молекулы растворенного вещества в результате диссоциации (n = 1 для недиссоциирующих веществ, n = 2, 3 для веществ, образующих при растворении соответствующее количество ионов).

На практике, количество частиц (n) несколько меньше теоретически рассчитанного и приближенно может быть описано формулой:

(2) ,

n — реальное количество частиц, образующихся при растворении данного вещества;

nо — теоретически рассчитанное количество частиц (n=1,2,3…);

— молярный осмотический коэффициент, учитывающий взаимодействие между частицами в растворе и зависящий только от количества растворенного вещества.

Коэффициент определяется экспериментально.

Растворы, равные по осмолярности 0,9 % раствору натрия хлорида, называют изотоническими. Для изотонических растворов теоретически рассчитанные значения осмолярности находятся в пределах 239 – 376 мОсм/л.

Осмолярность растворов, состоящих из нескольких компонентов, может быть определена как сумма осмолярностей всех компонентов.

Концентрацию инфузионных растворов принято выражать как массо-объемную (в г/л ), поэтому удобным представляется рассчитывать содержание кинетически активных частиц в миллиосмолях на литр (осмолярность), а не на килограмм (осмоляльность) раствора.

Различиями между значениями осмолярности и осмоляльности растворов с осмолярностью, близкой к осмолярности 0,7-1,1 % раствора натрия хлорида или ниже, можно пренебречь (теоретическое значение осмотического давления 0,9 % раствора натрия хлорида – 308 мОсм/л; экспериментальное значение – 286 мОсм/л); для более концентрированных растворов (например, 10 % раствора натрия хлорида) осмолярность может быть определена по формуле:

С(мОсм/л) = С(мОсм/кг) ∙ ρ (3)

где: ρ – плотность раствора, кг/л.

Примечания. 1. Расчет теоретических границ осмолярности проводят следующим образом: минимальное значение – осмолярность раствора, содержащего минимально допустимые количества ингредиентов; максимальное значение – осмолярность раствора, содержащего максимально допустимые количества ингредиентов.

1. 2. При наличии в растворе высокомолекулярного вещества за его молярную массу берется средняя молекулярная масса фракции.
2. 3. Гидрокарбонаты при расчете осмолярности учитываются как соли одноосновной кислоты.

Определение осмоляльности водных растворов

Для определения осмоляльности могут быть использованы следующие методы: криоскопический, мембранная и паровая осмометрия.

Криоскопический метод

Метод основан на понижении точки замерзания растворов по сравнению с точкой замерзания чистого растворителя.

1 осмоль на килограмм воды понижает точку замерзания на 1,86 °С. Измерение этих изменений лежит в основе криоскопического метода.

Данная зависимость может быть выражена следующей формулой:

С осм — осмоляльность раствора (мОсм/кг)

Т 2 — температура замерзания чистого растворителя (˚С);

Т 1 — температура замерзания испытуемого раствора (˚С);

К — криометрическая постоянная растворителя (для воды: 1,86).

В настоящее время определение осмоляльности растворов проводится с использованием автоматических криоскопических осмометров.

Необходимое количество испытуемого раствора помещают в ячейку прибора. Далее проводят измерение согласно инструкции, прилагаемой к прибору. При необходимости прибор калибруют с помощью стандартных растворов натрия или калия хлорида, которые перекрывают определяемый диапазон осмоляльности (таблица 1).

Таблица 1 – Стандартные справочные значения понижения температуры замерзания и эффективности осмотической концентрации водных растворов натрия и калия хлоридов

Аналитическая концентрация соли р , г/кг Н 2 O	Понижение температуры замерзания D Т зам. , К	Эффективная (осмотическая) концентрация m эф , ммоль/кг Н 2 O
Растворы натрия хлорида
5,649	0,3348	180
6,290	0,3720	200
9,188	0,5394	290
9,511	0,5580	300
11,13	0,6510	350
12,75	0,7440	400
16,00	0,9300	500
Растворы калия хлорида
7,253	0,3348	180
8,081	0,3720	200
11,83	0,5394	290
12,25	0,5580	300
14,78	0,6696	360
20,71	0,9300	500

Метод мембранной осмометрии

Метод основан на использовании свойства полупроницаемых мембран избирательно пропускать молекулы веществ.

Движущей силой процесса является процесс осмоса. Растворитель проникает в испытуемый раствор до установления равновесия; возникающее при этом дополнительное гидростатическое давление приближенно равно осмотическому давлению и может быть рассчитано по формуле:

(5)

Осмоляльность может быть рассчитана по формуле:

С осм = p осм / R ∙ T (6)

где R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/мольК)

T – абсолютная температура (˚K).

Примечани е. Данный метод применим только для растворов высокомолекулярных веществ (10 4 – 10 6 г/моль). При анализе растворов, содержащих электролиты и другие низкомолекулярные вещества, будет определяться только осмотическое давление, создаваемое высокомолекулярными компонентами раствора.

Определение осмоляльности испытуемого раствора проводят с помощью мембранного осмометра. Предварительную калибровку прибора и измерения проводят в соответствии с инструкцией к прибору.

Метод паровой осмометрии

1 осмоль на килограмм воды понижает давление пара на 0,3 мм рт. ст. при температуре 25 °С. Измерение этих изменений лежит в основе метода паровой осмометрии.

Метод основан на измерении разности температур, которая возникает на термисторах, помещенных в измерительную ячейку, насыщенную парами растворителя в случае, если на один из них нанесена капля чистого растворителя, а на другой — испытуемого раствора. Разница температур возникает по причине конденсации паров растворителя на капле раствора, так как давление пара растворителя над этой поверхностью меньше. При этом температура капли раствора повышается за счет экзотермического процесса конденсации до тех пор, пока давление пара над каплей раствора и давление чистого растворителя в ячейке не сравняются. При нанесении на оба термистора чистого растворителя разность температур равна нулю. Разность температур практически пропорциональна моляльной концентрации раствора.

Определение осмоляльности испытуемого раствора проводят с помощью парового осмометра. Предварительную калибровку прибора и измерения проводят в соответствии с инструкцией к прибору.

Осмотические силы играют основную роль в распределении жидкости в организме. Осмолярность плазмы зависит от взаимодействия множества компонентов, находящихся в растворе. Физиологическая концентрация осмотически активных веществ измеряется в милиосмолях (мосм).

Осмолярность плазмы не зависит от химической активности или степени ионизации соединений. Для незаряженных соединений, таких как глюкоза, 1 моль глюкозы, добавленный к 1 л дистиллированной воды, будет увеличивать ее осмолярность с 0 до 1 осм/л. Для веществ, способных к ионизации, которые диссоциируют с образованием двух ионов (такие как натрия хлорид), добавление 1 моль вещества к воде будет увеличивать ее осмолярность 2 осм/л. Основные вещества, обусловливающие осмолярность плазмы, — натрия хлорид, мочевина и глюкоза. Нормальная осмолярность плазмы составляет 285 мосм/л. Часто термины «осмолярность» и «осмоляльность» путают. Оба эти термина обозначают концентрацию осмотически активных веществ, но они выражаются в разных единицах. Осмолярность плазмы отражает содержание осмотически активного вещества в 1 л раствора (осм/л). Осмоляльность отражает содержание растворенного вещества на 1 кг растворителя (осм/кг). Лабораторные осмометры измеряют осмоляльность, но не осмолярность плазмы. Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей у человека в норме равны. Основные вещества, обусловливающие осмотическую активность плазмы, — натрия хлорид, глюкоза и мочевина.

Осмолярность может быть выражена простым уравнением:

мосм/л = 2 = Глюкоза ¸ 18 + Азот мочевины крови ¸ 2,8.

По взаимному соглашению лаборатории приводят значение измерений глюкозы и азота мочевины крови в миллиграммах на децилитр. Коэффициенты коррекции для глюкозы и мочевины в данном уравнении просто переводят миллиграммы на децилитр в миллимоль на литр. Поскольку вода свободно проникает через полупроницаемые мембраны, осмолярность внутриклеточной и внеклеточной жидкости одинакова.

Осмотическое давление

Осмотическое давление, или эффективная осмолярность, определяет движение воды сквозь клеточную мембрану. Осмотическое давление рассчитывают с учетом только концентрации не проходящих сквозь мембрану растворенных веществ. Мочевина свободно проникает сквозь клеточные мембраны, практически так же быстро, как вода. Это означает, что мочевина не вносит вклад в осмотическое давление. Нормальная эффективная осмотическая активность жидкостей организма составляет 280 мосм/кг. Снижение эффективной осмолярности плазмы подразумевает относительный избыток воды, тогда как возрастание эффективной осмолярной активности отражает относительную дегидратацию.

Регуляция осмолярности плазмы

Наибольшую роль в регуляции осмолярности внутрисосудистого объема играют почки. Осморецепторы в задней доле гипофиза улавливают малейшие изменения осмолярности сыворотки, а затем регулируют высвобождение антидиуретического гормона (АДН). Барорецепторы в почках, сонных артериях и в некоторых других зонах определяют малейшие изменения давления. Обычно барорецепторы играют лишь небольшую роль в поддержании объема жидкости.

Еще одним ключевым регулятором поддержания объемного равновесия служит ренин-ангиотензин-альдостероновая система. Ренин — фермент, секретируемый юкстагломерулярными клетками афферентных артериол в ответ на снижение артериального давления, снижение объема циркулирующей жидкости, уменьшение количества натрия, доставляемого в плотное пятно (гипонатриемия), и увеличение b-адренергической активности. Ренин превращает ангиотензиноген в ангиотензин-1, который в свою очередь превращается в ангиотензин-2 под действием ангиотензин превращающего фермента (АПФ) при прохождении через легкие. Ангиотензин вызывает высвобождение альдостерона из коркового слоя надпочечников. Альдостерон в свою очередь воздействует на дистальные канальцы и собирательные трубочки, усиливая реабсорбцию натрия и экскрецию калия. Ангиотензин также повышает симпатическую активность, сердечный выброс и периферическое сопротивление.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСМОЛЯРНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОСМОЛЯРНОСТЬ)

Для практического определения осмолярности могут быть использованы три метода: криоскопический, мембранная и паровая осмометрия.

• 1 осмоль на килограмм воды понижает точку замерзания на 1,86 °С и понижает давление пара на 0,3 мм рт. ст. при температуре 25 °С. Измерение этих изменений лежит в основе криоскопического метода и метода паровой осмометрии.
• 1. Криоскопический метод

Метод основан на понижении точки замерзания растворов по сравнению с точкой замерзания чистого растворителя. Данный метод нашел самое широкое практическое применение как достаточно универсальный и точный.

1. Определение осмолярности с использованием термометра Бекмана. Определение температуры замерзания проводят на установке, изображенной на рис. 13.1. Установка состоит из сосуда А диаметром 30-35 мм и длиной около 200 мм, куда помещается испытуемый раствор (или растворитель); верхняя часть сосуда расширена и закрывается пробкой с двумя отверстиями для погружения термометра Б и мешалки В; сосуд А вставлен в более широкую емкость (Г) так, что не касается ее стенок или дна; термометр также не должен касаться стенок или дна сосуда А; уровень охлаждающей смеси в емкости Г должен быть не ниже уровня испытуемого раствора в сосуде А. При проведении эксперимента раствор (или растворитель) должен прикрывать основной ртутный резервуар термометра. Температура охлаждающей смеси должна быть на 3-5 °С ниже температуры замерзания растворителя (для бидистиллированной воды: от минус 3 до минус 5 °С); контроль минусовой температуры осуществляется минусовым термометром Д с ценой деления 0,5 °С. Состав охладительной смеси: лед + натрия хлорид кристаллический. Установку термометра Бекмана на криометрические исследования производят путем подбора количества ртути в основном резервуаре так, чтобы при замерзании чистого растворителя (бидистиллированной воды) мениск ртути в капилляре находился у верхней части шкалы измерения. При этом возможна регистрация ожидаемого понижения температуры замерзания водного раствора.

Рис. 13.1.

А - сосуд для испытуемого раствора; Б - термометр Бекмана; В - мешалка; Г - емкость с охлаждающей смесью; Д - термометр для измерения температуры охлаждающей смеси

Методика. Для определения температуры замерзания чистого растворителя пользуются следующим приемом: дают жидкости переохладиться (охлаждают без перемешивания), и когда термометр показывает температуру на 0,2-0,3 °С ниже ожидаемой точки замерзания, перемешиванием вызывают выпадение кристаллов растворителя; при этом жидкость нагревается до точки замерзания. Максимальную температуру (средний результат трех измерений, отличающихся не более чем на 0,01 °С), которую показывает термометр после начала выпадения кристаллов, регистрируют как температуру замерзания растворителя (Т±).

В высушенный сосуд А наливают достаточное количество испытуемого водного раствора; определение точки замерзания проводят, как описано выше для чистого растворителя; средний результат трех опытов регистрируют как температуру замерзания испытуемого раствора лекарственного вещества (Т2).

Осмолярность раствора рассчитывают по формуле:

Сосм.= х 1000 (мОсм/кг), (4)

где: Т2 - температура замерзания чистого растворителя, градусы Цельсия; Т - температура замерзания испытуемого раствора, градусы Цельсия (°С); К - криометрическая постоянная растворителя (для воды: 1,86).

2. Определение осмолярности растворов с использованием автоматического криоскопического осмометра. Данный вариант предусматривает применение автоматических осмометров, например, МТ-2, МТ-4 (производитель НПП «Буревестник», Санкт-Петербург). Испытуемый раствор (обычно 0,2 мл) помещают в стеклянный сосуд, погруженный в ванну с контролируемой температурой. Термопару и вибратор помещают под испытуемым раствором; температуру в ванной снижают до переохлаждения раствора. Включают вибратор и вызывают кристаллизацию воды в испытуемом растворе; выделившееся тепло поднимает температуру раствора до точки замерзания. По зафиксированной точке замерзания раствора рассчитывают осмолярность. Прибор калибруют с помощью стандартных растворов натрия или калия хлорида, которые перекрывают определяемый диапазон осмолярности (табл. 13.1).

Таблица 13.1

Стандартные справочные значения понижения температуры замерзания и эффективности осмотической концентрации водных растворов хлоридов натрия и калия

2. Метод мембранной осмометрии

Метод основан на использовании свойств полупроницаемых мембран избирательно пропускать молекулы веществ.

Движущей силой процесса является процесс осмоса. Растворитель проникает в испытуемый раствор до установления равновесия; возникающее при этом дополнительное гидростатическое давление приближенно равно осмотическому давлению и может быть рассчитано по формуле:

осмотическое давление;

гидростатическое давление;

плотность жидкости;

ускорение свободного падения;

высота столба жидкости.

Осмолярность может быть рассчитана по формуле:

где: R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/мольК); Т- абсолютная температура, Кельвин.

Примечание. Данный метод применим только для растворов высокомолекулярных веществ (104-106 г/моль). При анализе растворов, содержащих электролиты и другие низкомолекулярные вещества, будет определяться только осмотическое давление, создаваемое высокомолекулярными компонентами раствора.

Методика. Испытуемый раствор с помощью шприца (рис. 13.2) с длинной иглой вносят в специальное отверстие измерительной ячейки. Калибровку проводят с помощью устройства, находящегося в приборе. Проводят не менее трех измерений. Для получения воспроизводимых результатов необходима проба объемом не менее 1,2 мл.

Рис. 13.2.

• - испытуемый раствор;
• - магистраль подвода/удаления испытуемого раствора (переключатель потоков установлен в положение «измерение»);
• - мембрана;
• - растворитель, подводимый по отдельной магистрали;
• - термостатированные блоки;
• - корпус ячейки;
• - датчик давления.
• 3. Метод паровой осмометрии

Метод основан на измерении разности температур термисторами (чувствительными к температуре сопротивлениями) вследствие различия между давлением пара над раствором вещества и чистым растворителем. При нанесении на оба термистора капли растворителя разность температур равна нулю. Если одну из капель заменяют каплей испытуемого раствора, то на поверхности этого тер-мистора происходит конденсация паров растворителя, так как давление пара растворителя над этой поверхностью меньше. При этом температура капли раствора повышается за счет экзотермического процесса конденсации до тех пор, пока давление пара над каплей раствора и давление чистого растворителя в ячейке не сравняются. Наблюдаемая разница температур измеряется. Разность температур практически пропорциональна моляльной концентрации раствора.

Методика. В предварительно термостатированную при температуре не ниже 25 °С и насыщенную парами растворителя (воды) ячейку на оба термистора наносят по капле воды (рис. 13.3).

Рис. 13.3.

• - измерительный зонд;
• - шприц;
• - окна для контроля за состоянием ячейки

и термисторов (присутствуют не во всех моделях паровых осмометров);

• - термисторы;
• - измерительная ячейка;
• - блоки для термостатирования.

Полученные показания прибора фиксируют. Далее проводят калибровку прибора по эталонным растворам нескольких концентраций. Перед каждым измерением один из термисторов промывают чистым растворителем и наносят каплю раствора. Объемы наносимых капель раствора и чистого растворителя должны быть одинаковы; объемы капель калибровочных растворов также должны быть равны.

По результатам калибровки строится график зависимости разницы температур от осмоляльности. Нулевая точка - показания прибора по чистому растворителю. Далее проводят анализ испытуемых растворов. Осмоляльность находят по калибровочному графику.

Осмоляльность - мера концентрации раствора (выраженная в осмолях), которая определяется ко­личеством растворенного вещества в килограмме растворителя или собственно раствора. Осмо­ляльность измеряется непосредственно с помощью осмометра или вычисляется по формуле. Осмоль - это молекулярный вес вещества, разделенный на число ионов или частиц, которые об­разуются при растворении вещества. Осмолярность - мера концентрации раствора (выраженная в осмолях), которая определяется количеством растворенного вещества в литре раствора или свойством раствора, зависящим от концентрации растворенного вещества в общем объеме растворителя.

Нормальный интервал

• Осмоляльность сыворотки: 280-300 мОсмоль/кг воды.
• Осмоляльность мочи: 100-1200 мОсмоль/кг воды.
• Моча при беременности: 1,001-1,035 мОсмоль/кг воды.

Применение

Диагностика некетотической гипергликемической комы. Контроль водно-электролитного равновесия

• Выявить отклонение от нормы содержания воды в сыворотке, для оценки гипонатриемии
• Измерение осмоляльности плазмы и/или мочи более ценны для оценки степени гидратации, чем изменения гематокрита, мочевины, протеинов плазмы, так как они зависят от множе­ства других факторов.

Повышение

Гипергликемия.

Диабетический кетоацидоз (осмоляльность должна определяться постоянно при декомпенсированном сахарном диабете).

Некетотическая гипергликемическая кома.

Гипернатриёмия с дегидратацией

• Диарея, рвота, лихорадка, гипервентиляция, неадекватное потребление воды.
• Несахарный диабет - центральный.
• Нефрогенный несахарный диабет - врожденный или приобретенный (гиперкальциемия, гипокали-емия, хронические болезни почек, серповидно-клеточная анемия, эффекты некоторых лекарств).
• Осмотический диурез - гиперликемия, введение маннитола.

Гипернатриёмия с нормальной гидратацией - встречается при поражении гипоталамуса.

• Нарушение чувствительности осморецепторов (первичная гипернатриёмия) - водная нагрузка не приводит к нормализации осмолярности; хлорпропамид может снижать уровень натрия до уровня, близкого к норме.
• Нарушенное чувство жажды (гиподипсия) - быстрый прием воды возвращает уровень натрия в норму.

Гипернатриёмия с гипергидратацией - ятрогенная и случайная (например, детей кормят пищей с вы­соким содержанием натрия и воды или сердечно-легочная реанимация с использованием соды). Прием алкоголя; алкогольная кома с гиперосмолярным статусом. Понижение (эквивалентно гипонатриемии) Гипонатриемия с гиповолемией (натрий мочи обычно >20 мэкв/л)

• Надпочечниковая недостаточность (например, врожденные формы гипер- и гипоплазии надпо­чечников с потерей натрия, кровоизлияние в надпочечники, неадекватная терапия кортикостероидами).
• Почечые потери (осмотический диурез, проксимальный ренальный тубулярный ацидоз , нефро патии с потерей натрия, пиелонефрит, заболевания мозгового слоя почек, поликистоз почек).
• Потери через ЖКТ (диарея, рвота).
• Другие потери (ожоги, перитонит, панкреатит).

Гипонатриемия с нормальным объемом или гиперволемией (синдром разведения)