noch ne Gleichung – Henderson-Hasselbalch

HendHas

Der Amerikaner Lawrence J. Henderson und der Däne Karl Albert Hasselbalch bescherten uns zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine Formel zur Beschreibung der Verhältnisse von Säure und korrespondierender Base in Lösung, für uns im Alltag am ehesten zur Beschreibung von Pufferlösungen oder im Bereich der Berechnung des Wirkpotentials z.B. von Lokalanästhetika in Abhängigkeit vom pH-Wert am Wirkort (entzündet = saure Umgebung = Wirkverlust) interessant.

Wir haben also einen Stoff, der Protonen abgeben kann, vereinfacht gesprochen eine Säure HA und in Lösung ihre korrespondierende Base A mit dem dazugehörigen Proton:

HA  ↔ H+ + A

bzw

HA  + H2O ↔ H3O+ + A

Der Prozess ist prinzipiell reversibel, so dass sich je nach Dissoziationsverhalten ein Gleichgewicht zwischen Säure und Base/Anion einstellt, das den pH der Lösung bestimmt.

Rechnerischer Ausdruck dieses Dissoziationsverhaltens ist die Dissoziationskonstante Ks, repektive ihr negativer dekadischer Logarithmus pKs.

Es gilt:

Ks = c(H3O) * c(A)/c(HA)

nach Umformen und Logarithmieren bleibt:

pH = pKs – log10 [c(HA)/c(A)]

oder

pH = pKs + log10 [c(A)/c(HA)]

Was hilft uns das im Alltag?

Nun, anhand des pKs-Wertes lassen sich Vorhersagen über Puffersysteme bestimmen. So gilt für den Kohlensäure/Bicarbonatpuffer unter in vivo Bedingungen (37°C) ein pKs von 6,1, womit sich die Proton-/Anion zu Kohlensäureverhältnisse je nach herrschendem pH berechnen lassen.

pH = 6,1 + log(HCO3-/(0,03* pCO2)), dabei Bicarbonat in mmol/l und pCO2 in mmHg…

Eine andere wichtige Information bietet der pKs-Wert bei den Lokalanästhetika. Diese sind schwach basische Amine, Aminoester oder Aminoamide. Der pKs-Wert der LA liegt zwischen 7,6 (Mepivacain) und 8,9 (Procain).

Wasserlöslich sind sie nur in ionischer Form. Zum Wirkort gelangen sie nur, indem sie die Zellmembran durchdringen, was wiederum nur in nicht ionisierter Form gelingt.

  • pH = pKionisierte und nicht ionisierte Form liegen in identischer Konzentration vor
  • pH << pKv.a. ionisierte Form: kaum membrangängig (im saueren Milieu kaum LA-Wirkung, z.B. entzündetes Gewebe!)
  • pH >> pK v.a. nicht ioniserte Form: gut membrangängig (leichte Alkalisierung kann Penetration verbessern!)

Da nun der physiologische pH in der Regel unter dem pKs-Wert liegt, liegt grundsätzlich mehr ionisierte Form als nicht ionisierte Form vor. Betrachtet man isoliert den pKs-Wert, so müsste Mepivacain die besten Penetrationseigenschaften, vulgo die kürzeste Anschlagszeit aufweisen, Procain die geringste, ergo längste. Hinsichtlich der Potenz hat das wenig Einfluss, die Molekülstruktur, die Fettlöslichkeit und die Plasmaeiweissbindung haben hier grösseren Einfluss (auch wenn sie strenggenommen eng mit dem Ionisierungsgrad zusammenhängen).

Werbeanzeigen

Ein Kommentar

Kommentar verfassen

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.