Nefelometría: qué es, en qué consiste y aplicaciones
¿Qué es la nefelometría?
La nefelometría consiste en la medición de la radiación causada por partículas (en disolución o en suspensión), midiendo así la potencia de la radiación dispersada en un ángulo distinto al de la dirección de la radiación incidente.
Cuando una partícula en suspensión es alcanzada por un haz de luz, existe una porción de la luz que se refleja, otra porción es absorbida, otra desviada y el resto se transmite. Es por esto que cuando la luz golpea un medio transparente en el cual exista una suspensión de partículas sólidas, la suspensión se observa turbia.
¿En qué consiste la nefelometría?
Dispersión de la radiación por partículas en disolución
En el momento en el cual un haz de luz choca contra las partículas de una sustancia en suspensión, la dirección de propagación del haz cambia su dirección. Este efecto depende de los siguientes aspectos:
- Dimensiones de la partícula (tamaño y forma).
- Características de la suspensión (concentración).
- Longitud de onda e intensidad de la luz.
- Distancia de la luz incidente.
- Ángulo de detección.
- Índice de refracción del medio.
Nefelómetro
El nefelómetro es un instrumento utilizado para medir partículas suspendidas en una muestra líquida o en un gas. De modo que una fotocelda colocada en un ángulo de 90° con respecto a una fuente luminosa detecta la radiación por las partículas presentes en la suspensión.
Asimismo, la luz reflejada por las partículas hacia la fotocelda depende de la densidad de las partículas. El diagrama 1, presenta los componentes básicos que conforman un nefelómetro:
A. Fuente de radiación
En nefelometría es de vital importancia disponer de una fuente de radiación con una gran potencia lumínica. Existen diferentes tipos, que van desde lámparas de xenón y lámparas de vapor de mercurio, lámparas halógenas de wolframio, radiación laser, entre otros.
B. Sistema monocromador
Este sistema está ubicado entre la fuente de la radiación y la cubeta, para que de esta manera se evite la incidencia sobre la cubeta de radiaciones con diferentes longitudes de onda en comparación con la radiación deseada.
De otra manera, reacciones de fluorescencia o efectos de calentamiento en la solución provocarían desviaciones de la medida.
C. Cubeta de lectura
Es un recipiente generalmente prismático o cilíndrico, y puede tener diferentes tamaños. En éste se encuentra la solución en estudio.
D. Detector
El detector se encuentra situado a una distancia específica (generalmente muy cerca de la cubeta) y es el encargado de detectar la radiación dispersada por las partículas de la suspensión.
E. Sistema de lectura
Generalmente se trata de una máquina electrónica que recibe, convierte y procesa datos, que en este caso son las medidas obtenidas del estudio realizado.
Desviaciones
Toda medición está sometida a un porcentaje de error, que principalmente está dado por:
- Cubetas contaminadas: en las cubetas cualquier agente externo a la solución en estudio, que se encuentre dentro o fuera de la cubeta, disminuye la luz radiante en el trayecto hacia el detector (cubetas defectuosas, polvo adherido a las paredes de la cubeta).
- Interferencias: la presencia de algún contaminante microbiano o turbidez dispersa la energía radiante, elevando la intensidad de la dispersión.
- Compuestos fluorescentes: se trata de aquellos compuestos que al ser excitados por la radiación incidente provocan lecturas erróneas y elevadas de la densidad de dispersión.
- Conservación de los reactivos: la temperatura inadecuada del sistema podría causar condiciones adversas al estudio e incitaría la presencia de reactivos turbios o con precipitados.
- Fluctuaciones en la potencia eléctrica: para evitar que la radiación incidente sea una fuente de error se recomiendan estabilizadores de voltaje, para una radiación uniforme.
Características metrológicas
Ya que la potencia radiante de la radiación detectada es directamente proporcional a la concentración másica de las partículas, los estudios nefelométricos poseen -en teoría- una mayor sensibilidad metrológica que otros métodos similares (como por ejemplo la turbidimetría).
Además, esta técnica requiere de soluciones diluidas. Esto permite que los fenómenos tanto de absorción como de reflexión sean minimizados.
Aplicaciones de la nefelometría
Los estudios nefelométricos ocupan una posición muy importante en los laboratorios clínicos. Las aplicaciones van desde la determinación de inmunoglobulinas y proteínas de fase aguda, del complemento y de coagulación.
Detección de complejos inmunes
Cuando una muestra biológica contiene un antígeno de interés, éste se mezcla (en una solución buffer) con un anticuerpo para formar un complejo inmune.
La nefelometría mide la cantidad de luz que se dispersa por la reacción antígeno-anticuerpo (Ag-Ac), y de esta manera se detectan los complejos inmunes.
Este estudio puede ser llevado a cabo por dos métodos:
Nefelometría del Punto Final:
Esta técnica puede ser utilizada para el análisis del punto final, en la cual el anticuerpo de la muestra biológica estudiada es incubado por veinticuatro horas.
El complejo Ag-Ac es medido utilizando un nefelómetro y la cantidad de luz dispersada es comparada con la misma medida llevada a cabo antes de la formación del complejo.
Nefelometría cinética
En este método, la tasa de la formación de complejos es monitoreada de forma continua. La tasa de reacción depende de la concentración del antígeno de la muestra. Acá las medidas se toman en función al tiempo, por lo cual la primera medida es tomada al tiempo “cero” (t=0).
La nefelometría cinética es la técnica más utilizada, ya que el estudio puede llevarse a cabo en 1 hora, en comparación al largo periodo de tiempo del método del punto final. La relación de dispersión se mide justamente después de agregar el reactivo.
Por lo tanto, siempre que el reactivo sea constante, la cantidad del antígeno presente se considera directamente proporcional a la relación de cambio.
Otras aplicaciones
La nefelometría es utilizada generalmente en análisis de calidad química del agua, para la determinación de claridad y para controlar los procesos de su tratamiento.
También se utiliza para medir la contaminación del aire, en el cual se determina la concentración de las partículas a partir de la dispersión que éstas producen en una luz incidente.