Solución isotónica: componentes, preparación, ejemplos

Una solución isotónica es aquella que presenta la misma concentración de soluto respecto a una solución separada o aislada por una barrea semipermeable. Esta barrera permite que el solvente la traspase, pero no todas las partículas de soluto.

En fisiología, dicha solución aislada se refiere al fluido intracelular, es decir, el interior de las células; mientras que la barrera semipermeable, corresponde a la membrana celular, formada por una bicapa lipídica a través de la cual se pueden colar las moléculas de agua hacia el medio extracelular.

La imagen superior ilustra qué se entiende por una solución isotónica. La “concentración” del agua es la misma dentro y fuera de la célula, por lo que sus moléculas entran o salen a través de la membrana celular con iguales frecuencias. Por lo tanto, si dos moléculas de agua entran a la célula, dos de ellas saldrán simultáneamente hacia el medio extracelular.

Este estado, llamado isotonicidad, tiene lugar solo cuando el medio acuoso, dentro y fuera de la célula, contiene el mismo número de partículas de soluto disueltas. Así, una solución será isotónica si la concentración de sus solutos es similar al del fluido o medio intracelular. Por ejemplo, la solución salina al 0,9% es isotónica.

Índice del artículo

• 1 Componentes de las soluciones isotónicas
• 2 Preparación
  • 2.1 – Condiciones y ecuación
  • 2.2 – Ejemplo de preparación
• 3 Ejemplos de soluciones isotónicas
  • 3.1 Salina normal
  • 3.2 Solución de Ringer lactato
  • 3.3 Sistemas no acuosos
• 4 Referencias

Componentes de las soluciones isotónicas

Para que haya una solución isotónica, primero tiene que asegurarse que en la solución o medio disolvente suceda la ósmosis y no la difusión del soluto. Esto solo es posible si está presente una barrera semipermeable, la cual permita que las moléculas de solvente la traspasen, pero no las de soluto, en especial, solutos cargados eléctricamente, iones.

Así, el soluto no podrá difundirse de regiones más concentradas a regiones más diluidas. En su lugar, serán las moléculas de agua las que se moverá de un lado a otro, atravesando la barrera semipermeable, y teniendo lugar la ósmosis. En los sistemas acuosos y biológicos esta barrera es por excelencia la membrana celular.

Habiendo una barrera semipermeable y un medio disolvente, también es necesaria la presencia de iones o sales disueltas en ambos medios: el interno (dentro de la barrera), y el externo (fuera de la barrera).

Si la concentración de estos iones es la misma en ambos lados, entonces no habrá un exceso o déficit de moléculas de agua para solvatarlas. Es decir, el número de moléculas libres de agua es el mismo, y por lo tanto, no traspasarán la barrera semipermeable hacia ningún lado con el propósito de igualar las concentraciones de los iones.

Preparación

– Condiciones y ecuación

Aunque una solución isotónica puede estar preparada con cualquier solvente, al ser el agua el medio de las células se considera este la opción predilecta. Conociendo con exactitud la concentración de las sales en un órgano específico del cuerpo, o en el torrente sanguíneo, es posible estimar cuánto de sales debe disolverse en un volumen determinado.

En los organismos vertebrados se acepta que, en promedio, la concentración de los solutos en el plasma sanguíneo sea alrededor de 300 mOsm/L (miliosmolaridad), pudiéndose interpretar casi como 300 mmol/L. Es decir, se trata de una concentración muy diluida. Para estimar la miliosmolaridad debe aplicarse la siguiente ecuación:

Osmolaridad = m · v · g

Para fines prácticos se asume que g, el coeficiente osmótico, tiene un valor de 1. De modo que la ecuación queda ahora como:

Osmolaridad = m · v

Donde m es la molaridad del soluto, y v el número de partículas en que se disocia dicho soluto en el agua. Luego, este valor lo multiplicamos por 1.000 para obtener la miliosmolaridad para un soluto en particular.

Si hay más de un soluto, la miliosmolaridad total de la solución será la sumatoria de las miliosmolaridades para cada soluto. Mientras más soluto haya respecto al interior de las células, menos isotónica será la solución preparada.

– Ejemplo de preparación

Supóngase que se desea preparar un litro de una solución isotónica partiendo de glucosa y fosfato diácido de sodio. ¿Cuánto debe pesarse de glucosa? Asuma que se utilizarán 15 gramos de NaH₂PO₄.

Primer paso

Debemos primero determinar la osmolaridad del NaH₂PO₄ calculando su molaridad. Para ello, recurrimos a su masa molar o peso molecular, 120 g/mol. Debido a que se nos pide un litro de solución, determinamos los moles y tendremos directamente la molaridad:

moles (NaH₂PO₄) = 15 g ÷ 120g/mol

= 0,125 mol

M (NaH₂PO₄) = 0,125 mol/L

Pero cuando el NaH₂PO₄ se disuelve en agua, libera un catión Na⁺ y un anión H₂PO₄^–, por lo que v tiene un valor de 2 en la ecuación de la osmolaridad. Procedemos a calcular entonces para el NaH₂PO₄:

Osmolaridad = m · v

= 0,125 mol/L · 2

= 0,25 Osm/L

Y al multiplicarla por 1.000 tenemos la miliosmolaridad del NaH₂PO₄:

0,25 Osm/L · 1.000 = 250 mOsm/L

Segundo paso

Como la miliosmolaridad total de la solución debe ser igual a 300 mOsm/L, restamos para saber cuál debe ser la de la glucosa:

mOsm/L (glucosa) = mOsm/L (Total) – mOsm/L (NaH₂PO₄)

= 300 mOsm/L – 250 mOsm/L

= 50 mOsm/L

Debido a que la glucosa no se disocia, v vale 1 y su osmolaridad es igual a su molaridad:

M(glucosa) = 50 mOsm/L ÷ 1.000

= 0,05 mol/L

Siendo la molar de la glucosa 180 g/mol, determinamos finalmente cuántos gramos debemos pesar para disolverlo en ese litro de solución isotónica:

Masa (glucosa) = 0,05 mol · 180 g/mol

= 9 g

Por lo tanto, esta solución isotónica NaH₂PO₄/glucosa se prepara disolviendo 15 gramos de NaH₂PO₄ y 9 gramos de glucosa en un litro de agua.

Ejemplos de soluciones isotónicas

Las soluciones o líquidos isotónicos no ocasionan ningún gradiente o cambio en la concentración de los iones en el organismo, por lo que su acción se centra esencialmente en hidratar los pacientes que la reciben en caso de hemorragia o deshidratación.

Salina normal

Una de estas soluciones es la salina normal, con una concentración de NaCl al 0,9%.

Solución de Ringer lactato

Otras soluciones isotónicas utilizadas para el mismo propósito son la de Ringer lactato, la cual disminuye la acidez debido a su composición buffer o de amortiguamiento, y las soluciones fosfatadas de Sorensen, las cuales se componen de fosfatos y cloruro de sodio.

Sistemas no acuosos

La isotonicidad también puede aplicarse a sistemas no acuosos, como aquellos donde el solvente es un alcohol; siempre y cuando, haya una barrera semipermeable que favorezca el traspase de las moléculas de alcohol y retenga las partículas de soluto.

Referencias

1. De Lehr Spilva, A. y Muktans, Y. (1999). Guía de las Especialidades Farmacéuticas en Venezuela. XXXVª Edición. Global Ediciones.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
3. Elsevier B.V. (2020). Isotonic Solution. Recuperado de: sciencedirect.com
4. Adrienne Brundage. (2020). Isotonic Solution: Definition & Example. Study. Recuperado de: study.com
5. Felicitas Merino de la Hoz. (s.f.). Sueroterapia Intravenosa. Universidad de Cantabria. [PDF]. Recuperado de: ocw.unican.es
6. The Pharmaceutics and Compounding Laboratory. (2020). Ophthalmic Preparations: Isotonic Buffers. Recuperado de: pharmlabs.unc.edu