Aktif katalis besi dan pertumbuhan bakteri dalam serum pasien hemodialisis setelah besi-saccharate administrasi iv

Jaakko Parkkinen 1 ,, Leni von Bonsdorff 1, Seija Peltonen 2, Carola Grönhagen-Riska 2 dan Rosenlöf Katarina 2

1 Palang Merah Finlandia Layanan Transfusi Darah dan 2 Divisi Nefrologi, Departemen Kedokteran, Rumah Sakit Universitas Helsinki, Helsinki, Finlandia

Abstrak

Latar Belakang. Iv besi umumnya diberikan untuk hemodialisis pasien yang menderita anemia untuk meningkatkan respon mereka terhadap terapi eritropoietin. Telah jelas apakah secara rutin dosis yang digunakan persiapan iv besi bisa mengakibatkan rilis besi ke dalam plasma dalam jumlah yang melebihi kapasitas mengikat besi transferin. Di sini, kita telah mempelajari efek dari 100 mg besi saccharate diberikan sebagai suntikan iv pada kejenuhan transferrin dan munculnya berpotensi berbahaya katalis aktif besi.

Metode. Kami mengikuti besi serum, transferin dan transferrin-saturation sebelum dan 5-210 menit setelah pemberian besi saccharate di 12 pasien hemodialisis kronis karena ginjal stadium akhir penyakit. Kami mengukur besi katalis aktif oleh-bleomycin terdeteksi besi (BDI) assay dan bentuk besi transferin oleh urea elektroforesis gel, dan mempelajari besi-tergantung pertumbuhan Staphylococcus epidermidis diinokulasi ke dalam sampel serum in vitro.

Hasil. Penyuntikan saccharate besi mengakibatkan penuh transferrin kejenuhan dan penampilan dari BDI dalam serum di tujuh dari 12 pasien. BDI muncul lebih sering pada pasien dengan konsentrasi transferin serum rendah, tapi itu tidak mungkin untuk mengidentifikasi pasien berisiko berdasarkan transferin serum atau feritin tingkat sebelum besi iv. Saturasi transferin dan rata-rata BDI tingkat meningkat hingga akhir waktu tindak lanjut dari 3,5 h. Munculnya BDI mengakibatkan hilangnya kemampuan serum pasien untuk menahan pertumbuhan S. epidermidis, yang dipulihkan dengan menambahkan apotransferrin besi-bebas untuk serum. saccharate Besi, ditambahkan ke serum in vitro, dirilis hanya sedikit besi dan mendorong pertumbuhan bakteri hanya lambat, tetapi disebabkan palsu transferrin kejenuhan yang tinggi dengan satu secara rutin digunakan serum besi assay.

Kesimpulan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 100 mg besi saccharate sering menyebabkan transferrin oversaturation dan keberadaan aktif katalis besi dalam waktu 3,5 jam setelah injeksi iv. Sebagai katalis besi aktif yang berbahaya dan dapat mempromosikan pertumbuhan bakteri, mungkin dianjurkan untuk menggunakan dosis rejimen untuk besi iv yang tidak akan menyebabkan oversaturation transferin.

Kata kunci:-terdeteksi besi bleomycin, hemodialisis,, Staphylococcus epidermidis saccharate besi; kejenuhan transferrin

Pengantar

Stadium akhir penyakit ginjal biasanya hasil pada anemia, yang terutama karena produksi ginjal kekurangan dari erythropoietin [ 1 , 2 ]. Kebanyakan pasien mengalami hemodialisis Oleh karena itu diobati dengan eritropoietin rekombinan manusia (rHuEpo). Efisien eritropoiesis selama pengobatan rHuEpo memerlukan jumlah cukup dari besi, dan telah menunjukkan bahwa besi pengiriman ke erythroid sumsum menjadi faktor membatasi dalam stimulasi eritropoiesis [ 3 , 4 ]. Oleh karena itu, suplemen zat besi secara rutin digunakan bersama dengan terapi rHuEpo. Pada pasien hemodialisis besi oral terapi telah terbukti tidak mampu menjaga keseimbangan zat besi di jangka panjang. administrasi besi Iv efektif mengisi ulang toko besi dan meningkatkan pengiriman besi, dan oleh karenanya, menjadi terapi direkomendasikan untuk pasien hemodialisis pemeliharaan [ 5 - 8 ].

Dalam kondisi normal, praktis semua besi dalam plasma terikat untuk transferin, yang membuat besi dalam sebuah katalis aktif bentuk dan mencegah generasi-radikal hidroksil besi-katalis [ 9 ]. besi transferin-terikat juga tidak dapat diakses bakteri [ 10 ]. administrasi besi Iv menimbulkan kekhawatiran bahwa mungkin mengakibatkan oversaturation transferin dan mungkin mempengaruhi pasien untuk efek berbahaya dari katalis aktif non-transferin-terikat besi. efek yang berbahaya tersebut jaringan radikal-mediated hidroksil cedera [ 9 , 11 ] dan infeksi bakteri [ 10 , 12 ]. Besi persiapan saat ini tersedia untuk administrasi iv adalah besi-glukonat, besi-dekstran dan besi-saccharate [ 13 ]. Zanen et al. menunjukkan bahwa pemberian besi-glukonat iv mengakibatkan di oversaturation transferrin, kecuali hal itu diberikan sebagai lambat infus menggunakan dosis rendah [ 14 ]. Besi-saccharate dan besi-dekstran adalah besi kompleks yang lebih stabil [ 13 ]. Sunder-Plassmann dan Hörl [ 15 ] menemukan bahwa suntikan iv besi-saccharate di dosis 10-100 mg tidak menimbulkan oversaturation dari transferin pada pasien dengan transferin serum> 1,8 g / l. Beberapa pasien dengan transferin serum rendah memiliki saturasi tinggi nilai-nilai selama masa follow-up, yang 30 menit setelah besi injeksi. Di sisi lain, telah menunjukkan bahwa konsep oversaturation transferin dapat menyesatkan karena pengujian serum besi dapat mengukur sebagian kecil dari besi ini di kompleks besi-dekstran setelah penyuntikan iv dan, dengan demikian, memberikan peningkatan palsu dalam kejenuhan transferrin dihitung [ 7 ].

Sebuah metode untuk mendeteksi katalis aktif non-transferin-terikat besi didasarkan pada pembentukan kompleks bleomycin-besi, yang bereaksi dengan DNA mengakibatkan degradasi. DNA degradasi produk dapat diukur secara kolorimetri menggunakan thiobarbituric reaksi asam [ 16 ]. Banyu et al. baru-baru ini melaporkan bahwa bleomycin-terdeteksi besi (BDI) hadir pada pasien pada terapi iv besi menunjukkan bahwa terapi besi iv dapat mengakibatkan berpotensi beracun plasma konsentrasi katalis aktif besi [ 17 ].

Sebuah laporan terbaru menunjukkan bahwa pemberian beberapa besi iv, menurut rejimen pengobatan saat ini, dapat mengakibatkan peningkatan kerentanan terhadap infeksi bakteri. Collins et al. ditemukan peningkatan 35% pada risiko kematian dari infeksi dengan penggunaan iv-dekstran besi dalam analisis dari 33 120 hemodialisis pasien [ 18 ]. Dalam studi lain dari kelompok yang sama, gunakan dari> 17 vial iv-dekstran besi selama 5-6 bulan dikaitkan dengan peningkatan 20% pada mortalitas dari infeksi [ 19 ]. Selanjutnya, Petruta et al. menunjukkan bahwa pasien dengan kekurangan zat besi fungsional yang diberikan besi iv,

diwujudkan penurunan fungsi neutrofil [ 20 ]. Di sisi lain, dalam penelitian prospektif yang baru-baru ini faktor risiko untuk bakteremia di 988 pasien hemodialisis kronis, Hoen et al. menemukan hubungan tidak ada antara risiko infeksi dan penggunaan besi iv [ 21 ]. Saat ini, tidak jelas apakah pola-pola tertentu dari besi iv dosis lebih berbahaya daripada yang lain.

Dalam studi ini kami telah meneliti efek 100 mg besi-saccharate diberikan sebagai dosis pertama iv suplemen zat besi untuk pasien hemodialisis kronis, di serum-transferrin jenuh dan penampilan kemungkinan katalis aktif besi. Untuk ukuran yang lebih akurat transferrin sebenarnya kejenuhan, kami menggunakan urea elektroforesis gel, yang memisahkan bentuk transferin berbeda besi. Penampilan katalis besi aktif setelah injeksi iv besi diselidiki oleh BDI uji dan dengan belajar pertumbuhan besi yang tergantung dari diinokulasi Staphylococcus epidermidis dalam sampel serum. Ditemukan bahwa BDI terdeteksi dan bakteri tumbuh dalam sampel serum dari tujuh dari 12 pasien setelah besi-saccharate administrasi.

Subyek dan metode

Pasien Dua belas pasien hemodialisis perawatan tiga kali seminggu (Rata-rata waktu dialisis 16 bulan, berkisar 2 minggu sampai 5 tahun) dimasukkan dalam penelitian ini. Enam pasien laki-laki dan mean usia 61 tahun (kisaran 35-77 tahun). Etiologi penyakit ginjal adalah: IgA nefropati (n = 3), nefropati diabetik (N = 3), nefritis interstisial (n = 2), sarkoidosis (n = 1), polikistik penyakit ginjal (n = 1), glomerulosclerosis (n = 1), dan tidak diketahui (N = 1). suplementasi besi Iv dimulai pada alasan klinis karena sebuah feritin (serum absolut 100 mg / l) atau fungsional kekurangan zat besi (serum saturasi transferin <20%). Tak satupun pasien mengalami infeksi terang-terangan sebelum pemberian iv besi, tapi satu pasien menderita infeksi septik disebabkan oleh Staphylococcus Staphylococcus pada hari berikutnya. Enam dari 12 pasien serum feritin <100 mg / l dan yang lainnya enam 100-400 mg / l. Semua kecuali satu berada di terapi rHuEpo. Hemodialisa dan pengambilan sampel darah dilakukan di hemodialisis yang unit dari Helsinki University Hospital. Penelitian ini disetujui oleh dewan review kelembagaan rumah sakit. Informasi persetujuan diperoleh dari semua pasien studi.

Besi administrasi dan pengumpulan sampel darah Para pasien menerima 100 mg iv besi-saccharate sebagai dosis pertama suplementasi besi parenteral. Yang pertama sampel darah (0) dikumpulkan dari cannule akses di awal sesi hemodialisis. Tak lama setelah memulai hemodialisis, bolus tunggal 100 mg saccharate besi (Venofer ®, Zat besi, Vifor Inc, Swiss) diadministrasikan dalam 10-30 min ke ruang vena. Sampel darah yang diperoleh dari sebuah situs infus dari garis arteri di 5, 30, 90, dan 210 menit setelah dosis besi-saccharate keseluruhan telah diberikan. Sampel dikumpulkan terakhir 48-72 jam setelah besi administrasi pada awal sesi hemodialisis berikutnya.

Besi dan tes transferrin Serum besi diukur dengan dua metode spektrofotometri menggunakan ferrozine [ 22 ] atau ferene-S [ 23 ] sebagai agen berkromogen. Serum transferin diukur dengan metode

immunoturbidimetric. The transferrin kejenuhan nilai (%) dihitung dari serum besi dan transferin nilai dengan menggunakan rumus: besi serum (ìmol / l) / transferrin (G / l) x 3,8.

besi katalis aktif dalam serum ditentukan dengan menggunakan assay BDI [ 16 ] dimodifikasi untuk volume serum kecil. Reagen solusi kecuali bleomycin itu diobati dengan Chelex (Bio-Rad, USA), solusi 300 mg/10 ml atau 800 mg/20 ml untuk asam askorbat solusi, lebih dari malam untuk menghilangkan kelebihan zat besi dalam bahan kimia. Komponen assay ditambahkan dalam urutan sebagai berikut: 250 ßl 1 mg DNA / ml (Type I DNA dari timus betis, Sigma), 25 ßl 1.5 IU / ml bleomycin sulfat (Sigma), 50 ßl 50 mmol / l MgCl2, 25 ßl sampel, standar atau kosong, dan akhirnya, 50 ßl 8 mmol / l asam askorbat (Merck, Jerman). Sebuah jumlah yang diukur dari 25 mmol / l HCl (sekitar 7 ßl) ditambahkan sebelum sampel untuk menyesuaikan pH campuran reagen untuk 7.4. Campuran diinkubasi pada suhu 37 ° C selama 1 jam untuk reaksi kompleks besi-bleomycin mungkin dibentuk oleh besi dalam sampel, yang menyebabkan degradasi DNA. Reaksi dihentikan dengan penambahan 50 0.1 mol ßl EDTA l /. Aliquot 250 1% asam ßl thiobarbituric (Sigma) dan 250 ßl 25% HCl ditambahkan dan campuran diinkubasi pada 80 ° C selama 20 menit untuk pembentukan chromogen DNA memecah produk. Sampel didinginkan sampai suhu kamar, 1,5 ml butanol ditambahkan dan chromogen tersebut diekstraksi ke dalam fasa organik dengan mencampur. Sampel disentrifugasi selama 20 menit pada 2500 g untuk memisahkan fase. An alikuot (350 ßl) dari jelas fase puncak pipetted ke piring micotiter. Absorbansi pada 350 nm diukur menggunakan pembaca lempeng (Titertek Multiscan RC, Labsystems, Finlandia). Sampel diukur secara paralel dengan kosong yang sesuai tanpa penambahan bleomycin. Nilai absorbansi dari kosong berkurang dari masing-masing sampel nilai absorbansi. Nilai kosong pereaksi dikurangi dari absorbansi nilai standar, dan kurva standar antara 0,1 dan 3 ìmol / l dihitung dengan regresi linier dari setiap seri.

bentuk besi transferin dianalisis dengan poliakrilamida urea gel (6 gel akrilamida% dengan 6 urea M) elektroforesis menurut Williams et al. [ 24 ]. Sampel serum yang mengandung sekitar 0,15 mg transferin dipisahkan dalam 10 x 10 cm gel. Protein adalah electroblotted dari gel ke fluoride polyvinylidene membran (Immobilon-P, Millipore) dalam buffer transfer yang mengandung 25 mmol Tris l /, 192 mmol / l glisin dan metanol 20%. membran diperlakukan dengan 0,5% Tween dalam PBS malam. Transferrin band divisualisasikan dengan immunostaining menggunakan transferin kelinci anti-manusia IgG (DAKO A / S, Denmark) sebagai antibodi utama dalam BSA 1%, 0,05% Tween 20 pada PBS selama 2 jam pada suhu kamar. Para bercak itu dicuci tiga kali dengan PBS yang mengandung 0,05% Tween 20 dan kemudian diinkubasi dengan antibodi kedua, anti-rabbit IgG conjugated dengan fosfatase alkali (Jackson Immono Penelitian Laboratorium Inc, USA) dalam 1% BSA, 0,05% Tween 20 pada PBS selama 1 jam di kamar suhu. Menyusul tiga mencuci tambahan dengan 0,05% Tween 20 dalam PBS, bercak diwarnai dalam larutan yang mengandung 5-bromo-4-kloro-3-indolyl-fosfat toluidin garam dan p-nitro biru tetrazoliumdichloride (BCIP / NBT warna solusi pembangunan, Alkalin Fosfatase Immuno-Blot Assay kit, Bio-Rad, USA). The Reaksi dihentikan dengan 100 mmol / l Na-asetat, pH 5, mengandung 5 mmol / l Na-EDTA selama 5 menit. Para bercak itu dicuci dengan air suling dan dikeringkan.

Pertumbuhan bakteri uji Pertumbuhan bakteri dalam sampel serum in vitro diuji menggunakan beberapa obat tahan S. epidermidis strain 16779 terisolasi dari pasien neutropenia dengan infeksi septik di Departemen Bakteriologi dari Diagnostik HUCH, Helsinki University Hospital. strain ini precultivated dalam kaldu kedelai (BioMeriuex, Perancis) semalam untuk menghasilkan inokulum. The bakteri dipanen dengan sentrifugasi, dicuci dan ditangguhkan di salin. An-

miskin kimia besi pasti media pada pH 7,4 [ 25 ] digunakan untuk mencairkan sampel serum pengaruh dilusi akhir 1 / 5. menengah itu tidak mampu mempertahankan pertumbuhan S. epidermidis galur seperti itu. Uji pertumbuhan dilakukan dalam total volume 250 ßl dalam sumur mikro yang menggunakan kepadatan bakteri awal sekitar 2 4 x / ml 10. Pertumbuhan bakteri dipantau dengan mengukur densitas optik dengan gemetar periodik selama 24 jam pada 37 ° C dalam analysator C Bioscreen (Labsystems, Finlandia). Dari kurva pertumbuhan, jeda waktu sebelum eksponensial pertumbuhan (lag t) dan kemiringan kurva pertumbuhan logaritmik selama pertumbuhan eksponensial (μ) diukur. Pertumbuhan A indeks dihitung untuk setiap sampel dengan membagi μ para / lag t nilai yang diperoleh untuk sampel serum dengan nilai yang sesuai diperoleh dari media kaldu kedelai kaya. Indeks pertumbuhan 0 jika pertumbuhan tidak ada yang bisa dideteksi dalam waktu 24 jam, dan maksimal nilai adalah 1,0 sesuai dengan pertumbuhan dalam medium kaldu kedelai.

Reagen Nitrilotriacetic ferric asam (Sigma Chemical Co, St Louis, MI, USA) telah dibuat menurut Welch dan Skinner [ 26 ] dan a / l solusi-mmol 1 digunakan untuk percobaan in vitro. Apotransferrin dengan kemurnian lebih dari 98% dan kurang dari 1% jenuh besi diproduksi oleh Palang Merah Finlandia Transfusi Darah Layanan.

Statistik koefisien untuk BDI dan nilai-nilai pertumbuhan bakteri indeks korelasi dihitung dengan regresi linier sederhana (StatsDirect, versi 1,612, Iain E. Buchan).

Hasil

Serum transferin dan besi parameter setelah besi iv administrasi saccharate The transferrin kadar rata-rata pada pasien adalah 1,78 g / l (kisaran 0,96-2,52 g / l) dan transferin rata-rata kejenuhan 20% (kisaran 2-45%) sebelum besi iv- saccharate injeksi (Tabel 1 ). Setelah peningkatan awal untuk 67%, saturasi transferin menurun rata-rata sedikit 30 menit sampel. Setelah ini, kejenuhan transferrin lanjutan naik dan tingkat rata-rata 83% tertinggi terdeteksi pada 210-min sampel. Pada titik waktu, sembilan dari 12 pasien kejenuhan transferrin memiliki> 80%. Kami menggunakan ferrozine berbasis besi uji, yang menunjukkan interferensi terendah dengan saccharate besi (Seperti yang dijelaskan kemudian), untuk perhitungan kejenuhan transferin.

Tabel 1 dan. Iron parameter transferin (mean ± SD) dalam sampel serum 12 pasien hemodialisis sebelum dan sesudah besi-saccharate injeksi iv. Sampel dengan tingkat BDI 0,1 ìmol / l dianggap positif

Nilai transferrin dihitung jenuh dibandingkan dengan distribusi bentuk besi transferin dalam elektroforesis gel urea. sampel serum yang diambil sebelum pemberian iv besi yang

terkandung besi-bebas apotransferrin dan transferrin monoferric, yang bentuk transferin utama hadir dalam serum normal (Gbr. 1 ). Proporsi dari transferrins monoferric dan diferric meningkat setelah pemberian iv besi. Sampel dengan dihitung transferrin kejenuhan> 80% terkandung terutama diferric transferin dalam elektroforesis gel urea dan tidak ada transferrin besi-bebas. Transferrin kejenuhan nilai dihitung dari ferrozine berbasis penentuan besi cocok baik dengan distribusi besi yang berbeda bentuk transferin dalam elektroforesis gel urea (Gbr. 1 ). Nilai kejenuhan dihitung transferrin menurun dan non-jenuh bentuk besi muncul kembali dalam gel urea di sampel serum yang diambil 2-3 hari setelah injeksi iv besi sebelum sesi hemodialisis berikutnya.

Gambar. 1. Bentuk besi transferin dalam serum dua pasien (A dan B) menerima 100 mg iv besi-saccharate. 0 min Sampel diambil sebelum injeksi besi. Transferrin bentuk besi dipisahkan dengan urea poliakrilamid elektroforesis gel dan band transferrin divisualisasikan oleh immunoblotting. Apo-TF, transferin bebas besi, Fe C-Tf dan Fe N-Tf; transferrin monoferric dengan besi di C dan lobus N, masing-masing; Fe 2-Tf, besi jenuh transferin.

BDI besi setelah besi-saccharate administrasi iv Kehadiran besi katalis aktif dalam sampel serum diselidiki dengan metode BDI. Menurut validasi kami studi, batas deteksi assay adalah 0,1 ìmol / l dan dengan demikian hasil <0,1 ìmol / l dianggap sebagai negatif (L. von Bonsdorff, E. Lindeberg, J. Parkkinen, hasil tidak dipublikasikan). Tidak ada pasien yang positif untuk BDI sebelum iv-saccharate besi. Tingkat BDI rata-rata meningkat secara paralel dengan rata-rata transferrin tingkat kejenuhan setelah besi iv-saccharate (Tabel 1 ). Proporsi pasien yang terdeteksi BDI dalam serum meningkat dengan demikian, dan 210 menit setelah besi iv saccharate enam dari 12 pasien positif untuk BDI (Gbr. 2 ). Tujuh dari pasien positif dalam setidaknya satu sampel setelah iv-saccharate besi. Bila dibandingkan dengan transferrin saturasi ditentukan oleh assay ferrozine berbasis besi, BDI positif di 76% (13/17) dari sampel serum memiliki transferrin saturasi> 80% (Gbr. 3A ).

Gambar. 2). Transferrin saturasi dari 12 pasien setelah 100 mg iv besi-saccharate (mean ± SD) (A) dan proporsi pasien dengan BDI dalam serum sampel (B.

Gambar. 3. Hubungan antara BDI, transferrin serum, saturasi transferin dan S. epidermidis pertumbuhan indeks dalam sampel serum dari dua belas pasien yang menerima hemodialisis besi 100 mg iv-saccharate. (A) Hubungan BDI dan saturasi transferin. (B) BDI dan transferin. (C) pertumbuhan bakteri indeks dan transferin saturasi. (D) BDI dan indeks pertumbuhan bakteri.

BDI terjadi lebih sering pada pasien dengan transferin serum rendah (Gbr. 3B ). Lima dari tujuh pasien dengan transferin serum <1,8 g / l memiliki satu atau lebih sampel positif setelah besi iv-saccharate administrasi. Di sisi lain, dua dari lima pasien dengan transferin serum g> 1,8 / l juga memiliki BDI dalam serum sampel yang diambil 210 menit setelah besi-saccharate. Baseline serum feritin nilai sebelum memulai suplementasi besi iv sepertinya kurang memiliki pengaruh pada munculnya BDI. Empat dari enam pasien dengan feritin serum mg <100 / l dan tiga dari enam pasien dengan feritin 100-400 mg / l positif untuk BDI. Demikian pula, tidak ada hubungan jelas antara saturasi transferin sebelum besi iv-saccharate dan munculnya BDI. Tiga dari enam pasien dengan awal saturasi transferin <20% dan empat dari enam pasien dengan kejenuhan transferrin awal> 20% telah BDI dalam serum setelah pemberian besi-saccharate.

Pertumbuhan bakteri dalam serum setelah besi-saccharate administrasi iv Pengaruh sampel serum terhadap pertumbuhan beberapa obat tahan S. epidermidis strain dipelajari oleh inokulasi yang serum sampel dengan bakteri dan pemantauan pertumbuhan mereka. pertumbuhan Tidak ada yang bisa dideteksi dalam sampel serum dari donor yang sehat, atau di salah satu sampel yang diambil pasien sebelum besi iv administrasi (Gbr. 4 ). Hal ini menunjukkan kemampuan serum untuk menahan pertumbuhan bakteri. Sebaliknya pertumbuhan, bakteri diamati dalam serum pasien, yang telah transferin tinggi nilai kejenuhan setelah besi iv-saccharate (Gambar 3C ). Demikian pula kepada BDI, pertumbuhan bakteri yang paling sering diamati dalam sampel serum diambil 210 menit setelah besi-saccharate. Bakteri tumbuh dalam serum delapan dari 12 pasien di titik waktu.

Ketika apotransferrin besi-bebas telah ditambahkan ke dalam serum sampel, yang mempromosikan pertumbuhan bakteri, kemampuan serum untuk melawan pertumbuhan dipulihkan (Gbr. 4 ). Hal ini dikonfirmasi bahwa pertumbuhan bakteri sangat tergantung pada kehadiran besi non-transferin-terikat dalam serum.

Gambar. 4 kurva pertumbuhan bakteri. Pada sampel serum diinokulasi dengan S. epidermidis in vitro. Pertumbuhan ini diukur sebagai optical density (OD).

Ada korelasi yang baik (r = 0,87, CI 0,79-0,92) antara BDI dan nilai-nilai indeks pertumbuhan bakteri (Gbr. 3D ). Ada hanya beberapa contoh yang mempromosikan pertumbuhan bakteri lambat tanpa mengandung BDI. fase lag sebelum pertumbuhan bakteri adalah jelas lagi dalam sampel dari pada contoh, yang positif dalam uji BDI. Hanya ada satu sampel BDI-positif, yang tidak mendukung pertumbuhan bakteri.

Kemampuan bakteri untuk memanfaatkan besi-saccharate sebagai sumber besi telah dipelajari secara in vitro dalam serum normal dengan peningkatan tingkat ditambahkan besi-saccharate. Tidak ada pertumbuhan bakteri diamati ketika besi-saccharate ditambahkan sampai 350 ìmol / l dihitung sebagai konsentrasi besi. Pada tingkat yang lebih tinggi, lambat bakteri Pertumbuhan terdeteksi tetapi hanya setelah fase lag berkepanjangan. Kontrol sampel, di mana transferin tersebut telah jenuh dengan menambahkan 45 ìmol / l asam nitrilotriacetic besi, dipromosikan bakteri pertumbuhan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa S. epidermidis dapat tidak efektif menggunakan besi-saccharate langsung sebagai sumber besi di serum.

Interferensi besi-saccharate dengan penentuan besi serum Untuk mengetahui apakah konsentrasi besi-saccharate, terjadi setelah injeksi iv, bisa mengganggu umum digunakan metode besi, kami menambahkan saccharate serum in vitro untuk serum normal sampai dengan 500 ìmol / l sebagai konsentrasi besi. Hal ini sesuai ke tingkat tertinggi yang diukur dalam serum dengan metode spektrometri serapan atom 10 menit setelah 100 mg iv besi-saccharate [ 27 ]. The-ferene S metode memberikan hasil yang jelas lebih tinggi dibandingkan dengan yang ferrozine metode, dan dengan demikian, nilai transferrin juga lebih tinggi kejenuhan. Untuk menguji kejenuhan transferrin aktual, sampel belajar di elektroforesis gel urea (Gbr. 5 ). Intensitas dari band monoferric transferin dan agak meningkat diferric setelah penambahan kadar zat besi-saccharate tinggi (sampai dengan 500 ìmol / l). Dalam sampel yang sama, kejenuhan transferrin nilai dihitung dari metode ferrozine meningkat dari 30 menjadi 56%, dan tampaknya berkorelasi dengan baik dengan hasil urea gel. Sebaliknya, nilai-nilai besi diperoleh dengan metode S-ferene menunjukkan 100% kejenuhan transferrin sudah ketika urea gel masih mengungkapkan adanya besi bebas

apotransferrin dalam serum. Hal ini menunjukkan bahwa metode ferene-S tidak tidak memberikan nilai transferrin kejenuhan akurat keberadaan besi-saccharate pada konsentrasi yang terjadi setelah iv injeksi.

Gambar. 5. Pengaruh besi-saccharate ditambahkan ke serum normal in vitro pada bentuk besi transferrin dan saturasi transferin nilai dihitung. Transferrin bentuk besi ditentukan oleh gel elektroforesis urea sama seperti dalam Gambar 1 . Besi serum konsentrasi yang digunakan dalam perhitungan saturasi transferin ditentukan dengan dua metode yang berbeda ditunjukkan.

Untuk lebih mempelajari stabilitas besi-saccharate dalam serum, kita diinkubasikan sampel serum dengan ditambahkan besi-saccharate sampai 4 jam pada suhu 37 ° C. Setelah kenaikan awal sedikit intensitas dari band transferin monoferric atau diferric, ada peningkatan lebih lanjut dalam saturasi transferin berlangsung pada dasar elektroforesis gel urea. Baik katalis bisa besi aktif dapat dideteksi oleh uji BDI dalam sampel. Hasil ini menunjukkan bahwa besi-saccharate relatif dalam serum in vitro, dan hanya sedikit besi yang stabil dibebaskan bahkan dari konsentrasi tinggi dari besi-saccharate selama inkubasi dalam serum.

Diskusi

Dalam tulisan ini kami menunjukkan bahwa injeksi iv 100 besi saccharate-mg menghasilkan kejenuhan transferrin penuh dan penampilan dari besi katalis aktif diukur sebagai BDI dalam serum tujuh dari 12 pasien hemodialisis. Transferrin kejenuhan dan BDI mencapai level tertinggi pada akhir 3.5-h tindak-lanjut setelah injeksi iv besi. Munculnya BDI dikaitkan dengan hilangnya kemampuan serum menahan pertumbuhan S. epidermidis diinokulasikan in vitro, yang dipulihkan dengan menambahkan apotransferrin besi-bebas untuk serum. Hal ini menunjukkan bahwa pertumbuhan bakteri dalam serum itu tergantung pada besi non-transferin-terikat.

Sunder-Plassmann dan Hörl [ 15 ] telah mempelajari transferrin kejenuhan pada pasien hemodialisis setelah besi iv-saccharate dosis 10-100 mg. Mereka menemukan bahwa pemerintahan iv 100 mg besi-saccharate tidak menimbulkan transferrin oversaturation jika konsentrasi transferin serum> 1,8 g / l. Dua dari empat pasien dengan transferin serum <1,8 g / l telah transferrin nilai saturasi> 100% selama tindak lanjut waktu, yang 30 menit setelah injeksi besi [ 15 ]. Kami juga menemukan lebih sering nilai saturasi transferin dan BDI tinggi

pada pasien dengan tingkat serum transferin rendah. Namun, dua dari lima pasien dengan tingkat transferin normal juga telah sepenuhnya jenuh transferin dan BDI 3,5 jam setelah pemberian iv besi-saccharate. Parameter lain seperti konsentrasi serum feritin dan transferrin kejenuhan sebelum injeksi besi parenteral terbukti kurang prediktif untuk munculnya BDI. Hal ini menunjukkan bahwa mungkin tidak memungkinkan untuk memilih pasien sebelumnya, kepada siapa 100 mg besi-saccharate bisa dikelola tanpa risiko oversaturation transferin.

Banyu et al. [ 17 ] melaporkan baru-baru ini bahwa BDI terdeteksi dalam delapan dari 10 pasien hemodialisis berikut injeksi iv 100 mg besi-saccharate. Titik waktu BDI positif sampel tidak dilaporkan. Setelah lebih rendah besi-saccharate dosis (10-50 mg) BDI terdeteksi hanya dua dari 15 pasien. Hasil kami mengkonfirmasi temuan laporan ini sebelumnya bahwa sebagian besar pasien positif untuk BDI berikut 100 iv mg besi-saccharate.

Hal ini sebelumnya telah menunjukkan bahwa tes serum besi dapat mengukur sebagian kecil dari besi hadir di kompleks besi-dekstran [ 28 ] dan, oleh karena itu, memberikan peningkatan palsu dalam kejenuhan transferrin setelah pemberian besi-dekstran iv. Kami diperpanjang ini pengamatan untuk besi saccharate, yang ditemukan untuk mengganggu dengan metode ferene-S besi dan memberikan transferrin palsu tinggi nilai saturasi dalam waktu 30 menit setelah injeksi iv. Untuk menghindari masalah gangguan, kami belajar kejenuhan transferrin oleh penilaian langsung dari bentuk besi serum transferin dengan urea gel elektroforesis. Dengan metode ini kita bisa pastikan bahwa alat tes serum ferrozine besi memberikan kejenuhan transferrin diandalkan nilai-nilai bahkan di hadapan tinggi konsentrasi besi saccharate terjadi setelah suntikan iv.

Munculnya besi katalis aktif setelah besi iv-saccharate telah didemonstrasikan dengan dua metode yang berbeda dalam penelitian ini. Uji BDI didasarkan pada degradasi yang disebabkan radikal bebas DNA di hadapan besi katalis aktif dan bleomycin [ 16 ]. Uji pertumbuhan bakteri, di sisi lain, berdasarkan pada konsep bahwa S. epidermidis tidak bisa memanfaatkan transferrin-terikat besi untuk pertumbuhan [ 29 ] dan tergantung pada kehadiran 'gratis' non-transferin-terikat besi. Sebagian besar sampel serum yang memiliki saturasi transferin dihitung> 80% adalah positif baik di BDI dan uji pertumbuhan bakteri, sedangkan tidak ada sampel dengan tingkat saturasi <80% adalah positif di di BDI assay. Pada uji pertumbuhan bakteri, beberapa sampel dengan tingkat saturasi <80% berkelanjutan pertumbuhan bakteri lambat setelah jangka waktu lag berkepanjangan.

Hasil penelitian kami menunjukkan mekanisme langsung dengan yang besi mampu mempengaruhi pasien hemodialisis terhadap infeksi bakteri. The umum organisme penyebab infeksi bacteraemic dalam pasien termasuk staphylococcus koagulase-negatif, Gram-negatif enterik bakteri dan S. Staphylococcus [ 30 ]. Demikian pula untuk S. epidermidis, pertumbuhan bakteri enterik Gram-negatif dalam serum tergantung pada ketersediaan transferin-terikat besi [non- 10 , 12 ]. aureus Staphylococcus, di sisi lain, dapat menggunakan-terikat besi transferin dan tumbuh dalam serum bahkan tanpa adanya oversaturation transferrin [ 29 ]. Mekanisme lain yang besi dapat menurunkan resistensi host untuk infeksi oleh bakteri berbagai penurunan fagositosis. Besi-induced penurunan fungsi neutrofil telah ditunjukkan in vitro [ 31 ] dan pada pasien hemodialisis setelah besi iv suplemen [ 20 ]. epidemiologi Temuan terbaru yang kematian dari infeksi lebih tinggi pada pasien hemodialisis diperlakukan dengan besi iv [ 18 , 19 ], bersama-sama dengan patofisiologi bukti, menunjukkan bahwa rejimen besi iv dosis yang mungkin menyebabkan transferrin oversaturation harus dihindari.

Selain pengaruh pertumbuhan bakteri mempromosikan, non-transferin-terikat besi adalah catalyser kuat generasi radikal hidroksil [ 9 ] dan telah dikaitkan dengan toksisitas hati [ 11 ]. Ini saat ini masih terbuka apakah periode singkat dengan katalis besi aktif dalam sirkulasi bisa menyebabkan toksisitas selular di hemodialisis pasien.

regimen dosis Mengenai iv besi-saccharate yang tidak akan menyebabkan oversaturation transferin, tampaknya dosis yang lebih rendah dari 100 mg dengan administrasi lebih sering harus dipertimbangkan. Dalam penilaian regimen dosis untuk besi-saccharate, kejenuhan transferrin harus diikuti setidaknya untuk 3-4 jam setelah injeksi besi dengan menggunakan metode yang cocok untuk serum penentuan besi, yang tidak mengukur saccharate-dikomplekskan besi.

Catatan

Korespondensi dan cetakan ulang permintaan untuk: Jaakko Parkkinen, MD, Finlandia Darah Transfusi Palang Merah Service, Kivihaantie 7, FIN-00310 Helsinki, Finlandia.

Referensi

1. McGonigle RSR, JD Wallin, RK Shadduck, JW Fisher. Erythropoietin kekurangan dan eritropoiesis di insufisiensi ginjal. Ginjal Int1984; 24: 437-444

2. Eschbach JW. The anemia pada gagal ginjal kronis: patofisiologi dan efek dari eritropoietin rekombinan. Ginjal Int1989; 35: 134-148

3. Fishbane S, Imbriano LJ, EA Kowalski, Maesaka. Evaluasi status zat besi pada pasien hemodialisis. J Am Soc Nephrol1996; 7: 2654-2657

4. Nissenson AR, Strobos J. Kekurangan zat besi pada pasien dengan gagal ginjal. Ginjal Int1999; 55: S18-S21

5. Fishbane S, Frei GL, Maesaka J. Pengurangan dosis eritropoietin rekombinan manusia dengan menggunakan tablet besi kronis intravena. Am J Ginjal Dis1995; 26: 41-46

6. Sunder-Plassmann G, WH Hörl. Pentingnya pasokan besi untuk terapi eritropoietin. Nephrol Dial Transplant1995; 10: 2070-2076

7. Besarab A. terapi besi parenteral: Keamanan dan keefektifan. Semin Dialysis1999; 12: 237-242

8. Macdougall IC. Strategi untuk suplementasi besi: Oral versus intravena. Ginjal Int1999; 55: S61-S66

9. McCord JM. Besi, radikal bebas, dan cedera oksidatif. Semin Hematol1998; 35: 5-12

10. Bullen JJ. Pentingnya zat besi pada infeksi. Rev Infect Dis1981; 3: 1127-1138

11. Andersen GJ. Non-transferin-terikat besi dan toksisitas selular. J Gastroenterol Hepatol1999; 14: 105-108

12. Weinberg ED. Besi pemotongan: pertahanan terhadap infeksi dan neoplasma. Microbiol Rev1984; 64: 65-102

13. Sunder-Plassmann G, WH Hörl. Comparative look at intravenous iron agents: pharmacology, efficacy, and safety of iron dextran, iron saccharate, and ferric gluconate. Semin Dialysis1999; 12: 243-248

14. Zanen AL, Adriaansen HJ, van Bommel EFH, Posthuma R, de Jong GMT. 'Oversaturation' of transferrin after intravenous ferric gluconate (Ferrlecit®) in haemodilaysis patients. Nephrol Dial Transplant1996; 11: 820-824

15. Sunder-Plassmann G, Hörl WH. Safety if intavenous injection of iron saccharate in haemodilaysis patients. Nephrol Dial Transplant1996; 11: 1797-1802

16. Evans PJ, Halliwell B. Measurement of iron and copper in biological systems: bleomycin and copper-phenantroline assays. Methods Enzymol1994; 233: 82-92

17. Banyai S, Rainer, V, Derfler K, Druml W, Horl WH, Sunder-Plassman G. Bleomycin detectable free iron (BDI) is present in patients on intravenous (iv) iron therapy. J Am Soc Nephrol1998; 9: 198A (Abstract)

18. Collins A, Ebben J, Ma J. Frequent IV iron dosing is associated with higher infectious deaths. J Am Soc Nephrol1997; 8: 190A (Abstract)

19. Collins A, Ma J, Xia H, Ebben J. IV iron dosing patterns and mortality. J Am Soc Nephrol1998; 9: 988

20. Patruta SI, Edlinger R, Sunder-Plassmann G, Hörl WH. Neutrophil impairment associated with iron therapy in hemodialysis patients with functional iron deficiency. J Am Soc Nephrol1998; 9: 655-663

21. Hoen B, Paul-Dauphin A, Hestin D, Kessler M. EPIBACDIAL: a multicenter prospective study of risk factors for bacteremia in chronic hemodialysis patients. J Am Soc Nephrol1998; 9: 869-876

22. Eisenwiener HG, Rietz P, Schläpfer P. Die Bestimmung des Eisens mit der Guanidiniumclorid/Ferrozin-Methode. J Clin Chem Clin Biochem1979; 17: 149

23. Eskelinen S, Haikonen M, Räisänen S. Ferene-S as the chromogen for serum iron determinations. Scand J Clin Lab Invest1983; 43: 453-455

24. Williams J, Evans RW, Moreton K. The iron-binding properties of hen ovotransferrin. Biochem J1978; 173: 535-542

25. Reeves MW, Pine L, Neilands JB, Balows A. Absence of siderophore activity in Legionella species grown in iron-deficient media. J Bacteriol1983; 154: 324-329

26. Welch S, Skinner A. A comparison of the structure and properties of human, rat and rabbit serum transferrin. Comp Biochem Physiol1989; 93B: 417-424

27. Danielson BG, Salmonson T, Derendorf H, Geisser P. Pharmacokinetics of iron (III)-hydroxide sucrose complex after a single intravenous dose on healthy volunteers. Arzneim-Forsch/Drug Res1996; 46: 615-621

28. Huisman W. Interference of Imferon in colorimetric assays for iron. Clin Chem1980; 26: 635-637

29. Lindsay JA, Riley TV, Mee BJ. Staphylococcus aureus but not Staphylococcus epidermidis can acquire iron from transferrin. Microbiology1995; 141: 197-203

30. Kessler M, Hoen B, Mayeux D, Hestin D, Fontenaille C. Bacteremia in patients on chronic hemodialysis. Nephron1993; 64: 95-100

31. vanAsbeck BS, Marx JJM, Struyvenberg A, van Kats JH, Verhoef J. Effect of iron (III) in the presence of various ligands on the phagocytic and metabolic activity of human polymorphonuclear leukocytes. J Immunol1984; 132: 851-856

ektrosintesis, Metode Elektrokimia untuk Memproduksi Senyawa Kimia

clik gambar dibawah ini untuk menelusuri artikel-artikel kimia yang lebih lengkap:

Selama ini kita hanya mendengar bahwa metode elektrokimia selalu didayagunakan atau berkonotasi dengan kata pemurnian logam dan proses penyepuhan/elektroplating (melindungi logam dari korosi). Ini termasuk juga dengan pandangan penulis dan mungkin rekan-rekan lainnya selama ini. Sebuah pandangan yang tidak sepenuhnya salah karena memang aplikasi utama dari metode elektrokimia adalah untuk pemurnian logam dan elektroplating. Selain itu di laboratorium pun, memang kita paling sering melakukan percobaan elektrokimia terutama percobaan sel elektrolisis, sehingga memang klop rasanya jika kita menyandarkan kata elektrokimia dengan elektroplating dan pemurnian logam.

Sesuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/berbeda dalam suatu sistim elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel

elektrokimia dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya di sebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya di sebut sel elektrolisis. Peralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda -umumnya konduktor logam- yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.

Aplikasi metode elektrokimia untuk lingkungan dan laboratorium pada umumnya didasarkan pada proses elektrolisis, yakni terjadinya reaksi kimia dalam suatu sistem elektrokimia akibat pemberian arus listrik dari suatu sumber luar. Proses ini merupakan kebalikan dari proses Galvani, di mana reaksi kimia yang berlangsung dalam suatu sistem elektrokimia dimanfaatkan untuk menghasilkan arus listrik, misalnya dalam sel bahan bakar (fuel-cell). Aplikasi lainnya dari metode elektrokimia selain pemurnian logam dan elektroplating adalah elektroanalitik, elektrokoagulasi, elektrokatalis, elektrodialisis dan elektrorefining.

Sedangkan aplikasi lain yang tidak kalah pentingnya dari metode elektrokimia dan sekarang sedang marak dikembangkan oleh para peneliti adalah elektrosintesis. Teknik/metode elektrosintesis adalah suatu cara untuk mensintesis/membuat dan atau memproduksi suatu bahan yang didasarkan pada teknik elektrokimia. Pada metode ini terjadi perubahan unsur/senyawa kimia menjadi senyawa yang sesuai dengan yang diinginkan. Penggunaan metode ini oleh para peneliti dalam mensintesis bahan didasarkan oleh berbagai keuntungan yang ditawarkan seperti peralatan yang diperlukan sangat sederhana, yakni terdiri dari dua/tiga batang elektroda yang dihubungkan dengan sumber arus listrik, potensial elektroda dan rapat arusnya dapat diatur sehingga selektivitas dan kecepatan reaksinya dapat ditempatkan pada batas-batas yang diinginkan melalui pengaturan besarnya potensial listrik serta tingkat polusi sangat rendah dan mudah dikontrol. Dari keuntungan yang ditawarkan menyebabkan teknik elektrosintesis lebih menguntungkan dibandingkan metode sintesis secara konvensional, yang sangat dipengaruhi oleh tekanan, suhu, katalis dan konsentrasi. Selain itu proses elektrosintesis juga dimungkinkan untuk dilakukan pada tekanan atmosfer dan pada suhu antara 100-900oC terutama untuk sintesis senyawa organik, sehingga memungkinkan penggunaan materi yang murah.

Prinsip Elektrosintesis

Prinsip dari metode elektrosintesis didasarkan pada penerapan teori-teori elektrokimia biasa sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Baik teknik elektrosintesis maupun metode sintesis secara konvensional, mempunyai variabel-variabel yang sama seperti suhu, pelarut, pH, konsentrasi reaktan, metode pencampuran dan waktu. Akan tetapi perbedaannya, jika di elektrosintesis mempunyai variabel tambahan yakni variabel listrik dan fisik seperti elektroda, jenis elektrolit, lapisan listrik ganda, materi/jenis elektroda, jenis sel elektrolisis yang digunakan, media elektrolisis dan derajat pengadukan.

Pada dasarnya semua jenis sel elektrolisis termasuk elektrosintesis selalu berlaku hukum Faraday yakni:

Jumlah perubahan kimia yang terjadi dalam sel elektrolisis, sebanding dengan muatan listrik yang dilewatkan di dalam sel tersebut

Jumlah muatan listrik sebanyak 96.500 coulomb akan menyebabkan perubahan suatu senyawa sebanyak 1,0 gramekivalen (grek)

Sebelum melaksanakan elektrosintesis, sangatlah penting untuk memahami reaksi yang terjadi pada elektroda. Di dalam sel elektrolisis akan terjadi perubahan kimia pada daerah sekitar elektroda, karena adanya aliran listrik. Jika tidak terjadi reaksi kimia, maka elektroda hanya akan terpolarisasi, akibat potensial listrik yang diberikan. Reaksi kimia hanya akan terjadi apabila ada perpindahan elektron dari larutan menuju ke elektroda (proses oksidasi), sedangkan pada katoda akan terjadi aliran elektron dari katoda menuju ke larutan (proses reduksi). Proses perpindahan elektron dibedakan atas perpindahan elektron primer, artinya materi pokok bereaksi secara langsung pada permukaan elektroda, sedangkan pada perpindahan elektron secara sekunder, elektron akan bereaksi dengan elektrolit penunjang, sehingga akan dihasilkan suatu reaktan antara (intermediate reactan), yang akan bereaksi lebih lanjut dengan materi pokok di dalam larutan. Reaktan antara ini dapat dihasilkan secara internal maupun eksternal:

Perpindahan elektron secara primer : O + ne → P

Perpindahan elektron secara sekunder : X + ne → I, O + I → P

Perlu diketahui juga dalam mengelektrosintesis terutama sintesis senyawa organik bahwa reaksi pada elektroda dapat saja berubah bila kondisi berubah. Salah satu parameter yang penting untuk memahami reaksi yang terjadi adalah dengan mengetahui potensial elektrolisis untuk reaksi oksidasi dan reduksi. Tabel 1 dan 2 berikut ini memperlihatkan potensial reduksi dan oksidasi beberapa senyawa organik:

SenyawaE1/2 (Volt)

SenyawaE1/2 (Volt)

Phenacyl Bromide - 0.16 AnthraceneKloroform - 1.67 PhenanthereneMethylen Klorida - 2.33 NapthaleneBenzoquinon + 0.44 PhenolBenzoquinon - 0.40 AnisolMesityl oxide - 1.6 ThioanisolCamphor Anil - 2.6 BitropylBenzalanin - 1.83 TropylidiineAnthracene - 1.94 ThiopenePhenantherene -2.46 Tabel. 2  Potensial oksidasi senyawa

organikNapthalene - 2.47Tabel . 1 Potensial reduksi senyawa organik

Sumber: Buchori 2003

Pengaturan potensial juga amat penting dilakukan terutama bila reaksi melibatkan molekul bergugus fungsi banyak (kompleks polyfunctional molecule). Sebagai contoh reaksi reduksi kromida aromatik pada kondisi katon dan alkil klorida tidak aktif dan alpha-kromoketon yang lebih mudah tereduksi dari pada arilkromida. Reaksi reduksi selektif ini dapat diramalkan berjalan sesuai dengan arah yang diinginkan melalui pengaturan potensial. Pengaturan potensial juga berguna untuk suatu reaksi transformasi pembuatan suatu senyawa organik yang melibatkan iodikal, karbanion ataupun korbonium, yang secara kimia biasa tidak dapat dilakukan ternyata dapat dilaksanakan secara elektrokimia.

Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa sebenarnya dasar dari terjadinya reaksi elektrosintesis adalah :

Pemutusan ikatan tunggal

Beberapa jenis ikatan tunggal yang elektroaktif antara lain : alkil halida, ikatan karbon-oksigen, ikatan karbon-nitrogen, ikatan karbon-belerang, ikatan karbon-fosfor dan ikatan oksigen-oksigen.

Reduksi Ikatan rangkap (rangkap dua dan rangkap tiga)

Beberapa kelompok ikatan rangkap yang elektroaktif, antara lain gugusan karbonil (aldehida, keton, karboksilat dan turunannya), ikatan ganda karbon nitrogen (Irium, turunan karbonil lainnya), gugus nitro (senyawa nitro aromatik, nitro alifatik), ikatan rangkap lainnya (senyawa azo dan nitrozo, diazo dan diazinum).

Aplikasi Metode Elektrosintesis

Dari beberapa contoh hasil penelitian yang penulis peroleh, metode elektrosintesis telah banyak dimanfaatkan oleh para peneliti dalam mensintesis senyawa organik (elektrosintesis organik) dan elektrosintesis bahan konduktor organik serta yang tak kalah bergengsinya dan sedang dikembangkan saat ini adalah pemanfaatan polutan menjadi senyawa yang bermanfaat melalui metode elektrosintesis. Aplikasi di luar yang penulis ketahui sebagaimana tersebut di atas mungkin telah sangat jauh berkembang karena memang sifat ilmu pengetahuan yang dinamis dan selalu berkembang seiring waktu.

Untuk sintesis bahan organik, didasarkan pada reaksi penggabungan, substitusi, siklisasi dan reaksi eliminasi yang diikuti pengaturan kembali secara elektrokimia. Ini berbeda dengan metode secara konvensional yang memakai dasar reduksi aldehid, oksidasi alkohol, reduksi senyawa nitro dan oksidasi senyawa sulfur. Kesulitan yang timbul selama elektrosintesis organik yakni apabila zat antara yang diinginkan memiliki kestabilan yang rendah, cara mengatasinya adalah dengan menyediakan zat perangkap (trapping agent) di dalam larutan dengan syarat zat perangkap ini tidak bereaksi dengan zat elektroaktif dan tidak mengalami elektrolisis.

Berikut adalah contoh gambar rangkaian sel elektrolisis dengan menggunakan dua buah elektroda untuk sintesis senyawa organik:

Sumber : Suwarso., et al (2003)

Beberapa contoh dari elektrosintesis organik adalah pembuatan chiral drug untuk industri farmasi (Weinberg, 1997), sintesis p-aminofenol melalui reduksi nitrobenzena secara elektrolisis (Suwarso., et al, 2003), pembuatan soda (NaOH) dan asam sulfat (H2SO4) dari Na2SO4 melalui proses splitting electrochemistry (Genders., et al, 1995), reduksi senyawa Triphenylbiomoethylene menjadi Triphenilethylene dan Triphenylethane (Miller, 1968) serta ratusan senyawa organik lainnya yang telah berhasil dibuat untuk keperluan bahan baku obat (Buchari, 2003). Untuk skala perusahaan/pabrik telah dilakukan oleh Perusahan Monsanto (Kanada) dengan memproduksi adiponitril (bahan dasar nylon 6,6) dan produksi fluorokarbon oleh Perusahaan Philips (Belanda).

Sedangkan metode elektrosintesis bahan konduktor organik telah dilakukan oleh para peneliti di Pusat Penelitian dan Pengembangan Bahan (P3IB) Batan Indonesia yakni polipirol dan polialanin, pembuatan lapisan tipis superkonduktor YBCO-123 dan Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O serta pengkajian pembuatan prekursor superkonduktor YBCO-123.Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O, Ti-Sr-Ca-Cu-O dan lain-lain yang didasarkan pada elektrodeposisi unsur-unsur penyusun superkonduktor tersebut.

Penanggulangan masalah polutan dalam arti pemisahan polutan dari lingkungan mungkin telah sering kita dengar, tetapi metode atau aspek lain pemanfaatan polutan menjadi senyawa yang bermanfaat mungkin hal baru bagi sebagian orang (terutama non kimia). Untuk tujuan ini, elektrosintesis merupakan metode yang paling banyak mendapat perhatian dan sedang giat dikembangkan oleh para ahli lingkungan dewasa ini. Polutan yang paling banyak diteliti dalam perspektif elektrosintesis adalah karbondioksida. Karbon dioksida mendapat perhatian khusus karena polutan ini merupakan gas buangan paling banyak yang ditemukan dan dampaknya yang sudah dikenal secara luas terhadap atmosfir bumi, terutama terjadinya efek rumah kaca. Penelitian untuk pemanfaatan karbondioksida yang sedang dilakukan dewasa ini adalah pengubahan polutan ini menjadi metana, yang telah dikenal luas sebagai bahan bakar ramah lingkungan. Meskipun baru dalam tahap pengembangan, hasil percobaan oleh Kaneco., et al (2002) telah menunjukkan tingkat konversi karbon dioksida menjadi metana hingga sekitar 45%. Di samping metana, hasil lain dari elektrosintesis dengan bahan baku

karbondioksida yang telah diidentifikasi adalah asetilena dan metanol, yang juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Meskipun jumlah polutan yang diteliti masih terbatas, hasil yang dicapai dengan elektrosintesis ini mempunyai makna lain, yakni tidak tertutup kemungkinan bahwa polutan lain baik yang terdapat dalam limbah cair, padat dan gas untuk dapat dimanfaatkan menjadi senyawa yang bermanfaat dengan penggunaan metode yang sama.

Hasil-hasil penelitian tentang aplikasi teknik/metode elektrosintesis seperti disajikan dalam tulisan ini hanya sebagian kecil dari penelitian yang telah dilakukan di berbagai negara termasuk Indonesia. Cakupan aplikasi yang sangat luas merupakan keuntungan yang membuat elektrosintesis oleh para peneliti dianggap sebagai salah satu teknologi masa depan bagi sintesis organik dan penanggulangan permasalahan lingkungan yang berkaitan dengan polutan. Dalam konteks ini yang dimaksud dengan para peneliti, tidak hanya dosen ataupun peneliti di institusi penelitian yang telah memiliki gelar S.Si, MSc, Dr, Ph.D ataupun Profesor tetapi juga para mahasiswa yang belum bergelar yang tertarik menjadikan elektrosintesis sebagai bahan skripsi ataupun studi riset biasa semisal untuk bahan karya tulis.

Referensi Utama (Buku/Paper penelitian) :

Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi ke-4. Diterjemahkan oleh Irma I. Kartohadiprojo. Penerbit Erlangga. Jakarta

Buchari. 2003. Elektrokimia dalam Bahan Makanan dan Obat-obatan. Prosiding Seminar Nasional Elektrokimia. P3IB BATAN. Jakarta

Fagi, Fathurrachman. 2003. Elektrokimia dalam Industri Bahan Bakar Nuklir. Prosiding Seminar Nasional Elektrokimia. P3IB BATAN. Jakarta

Harini. 2003. Elektrokimia dalam Perlindungan Logam. Prosiding Seminar Nasional Elektrokimia. P3IB BATAN. Jakarta

Kaneco, S., Hiei, N.-h., Xing, Y., Katsumata, H., Ohnishi, H., Suzuki, T., and Ohta, K. (2002). Electrochemical conversion of carbon dioxide to methane in aqueous NaHCO3 solution at less than 273 K. Electrochimica Acta, 48, 51-55

Putra, Sinly Evan. 2005. Metode Elektrokimia Untuk Menanggulangi Pencemaran Limbah Cair Industri. Karya Tulis Ilmiah Mahasiswa Universitas Lampung. Lampung

Suwarso, W., Wibowo, W., dan Trimongsowati. 2003. Peranan Litbang Elektrokimia untuk Sintesis Bahan Obat-Obatan: Elektrosintesis p-Aminofenol dari Nitrobenzena. Prosiding Seminar Nasional Elektrokimia. P3IB BATAN. Jakarta

Wasinton dan Rudy Situmeang. 2005. Penuntun Praktikum Teknik Pengolahan Limbah Industri. Jurusan Kimia FMIPA Unila. Lampung

Wuryanto. 2003. Aplikasi Elektrokimia dalam Penelitian dan Pengembangan Bahan. Prosiding Seminar Nasional Elektrokimia. P3IB BATAN. Jakarta

Larutan penyangga

Di dalam kehidupan sehari-hari kita tidak pernah terlepas dari peristiwa kimia. Mulai dari makanan yang kita makan ada yang bersifat asam, basa, atau netral hingga proses pencernaannya yang melibatkan reaksi-reaksi kimia yang akan mempengaruhi pH dalam tubuh. Apabila pH dalam tubuh terlalu rendah atau tinggi maka akan mengakibatkan kematian. Oleh karena itu di dalam tubuh kita terdapat sistem buffer (penyangga) yang dapat mempertahankan pH larutan.

Larutan buffer atau penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH tertentu terhadap penambahan asam, basa atau terhadap pengenceran sebagai usaha pengubahan pH. Kesetimbangan yang terjadi dalam larutan buffer adalah kesetimbangan ionisasi asam lemah dan basa lemah. Contoh larutan penyangga adalah air laut. Apabila 0,1 mL larutan HCl 1M ditambahkan ke dalam satu liter air suling maka pH akan berubah dari 7 menjadi 4. Bila perlakuan yang sama diberikan pada satu liter air laut maka perubahan pH-nya jauh lebih kecil,yaitu dari 8,2 menjadi 7,6. Hal tersebut menunjukan bahwa larutan buffer berfungsi untuk mempertahankan pH. Larutan penyangga asam dapat dibuat dari campuran asam lemah dan garamnya (basa konjugasi) atau campuran asam lemah dan basa kuat dimana asasm lemahnya dicampurkan berlebih. Sedangkan larutan penyangga basa dapat dibuat dari campuran basa lemah dan garamnya (asam konjugasi) atau campuran basa lemah dengan asam kuat dimana basa lemahnya dicampurkan berlebih.

Tabel Beberapa Komponen Pembentuk Larutan PenyanggaKomponen Pembentuk Larutan Penyangga

GaramPembentuk Basa KojugasiAsam Lemah Basa Konjugasi

CH3COOH CH3COO- CH3COONa, CH3COOK, (CH3COO)2Ba, dllHCOOH HCOO- HCOONa, HCOOK, (HCOO)2Ca, dllHF F- NaFH3PO4 H2PO4- NaH2PO4NaH2PO4 HPO42- Na2HPO4Na2HPO4 PO43- Na3PO4     

Komponen Pembentuk Larutan Penyangga GaramPembentuk Asam KojugasiBasa Lemah Asam Konjugasi

NH4OH NH4+ NH4Cl, NH4Br, (NH4)2SO4

Contoh : 100 mL larutan CH3COOH 0,1 M +  50 mL NaOH 0,1 MJumlah mol CH3COOH = 100mL x 0,1 mmol/mL = 10 mmolJumlah mol NaOH                 = 50 mL x 0,1 mmol/mL = 5 mmolCampuran akan bereaksi menghasilkan 5mmol NaCH3COO, sedangkan CH3COOH bersisa 5 mmolPersamaan reaksi : CH3COOH(aq) + OH-(aq)  à  CH3COO-(aq) +  H2O(aq)  Mula-mula    :     10 mmol         5 mmol               -Reaksi          :     -5 mmol        -5 mmol           +5 mmolSetimbang    :      5 mmol               -                   5 mmol

Campuran di atasmerupakan buffer karena menghasilkan asam lemah berlebih dan basa konjugasi dari asam lemah

Fungsi larutan penyangga dalam bidang kesehatan

Dalam bidang farmasi (obat-obatan) banyak zat aktif yang harus berada dalam keadaan pH stabil. Perubahan pH akan menyebabkan khasiat zat aktif tersebut berkurang atau hilang sama sekali. Untuk obat suntik atau obat tetes mata, pH obat-obatan tersebut harus disesuaikan dengan pH cairan tubuh. pH untuk obat tetes mata harus disesuaikan dengan pH air mata agar tidak menimbulkan iritasi yang mengakibatkan rasa perih pada mata. Begitu juga obat suntik harus disesuaikan dengan pH darah agar tidak menimbulkan alkalosis atau asidosis pada darah.