La importancia de monitorear el pH en Ingeniería Biomédica: Sensor de pH

¿Qué representa el pH?

Cuando nos enfocamos a la regulación del equilibrio ácido-base en el cuerpo humano, en realidad hablamos de la regulación de la concentración de iones hidrógenos (H+) en los líquidos corporales. Pero resulta difícil expresar esta concentración en términos de concentraciones reales; en consecuencia se ha introducido el concepto de pH para expresar la concentración de los iones hidrógeno. El concepto de pH se define como el valor utilizado para determinar la alcalinidad (base) o acidez de cualquier medio o sustancia midiendo directamente la cantidad de iones de hidrógeno. La escala del pH varía en un rango de 0 a 14, considerando el pH 7 un valor neutro.  Un pH ácido oscila entre 1-6, mientras que el pH alcalino es definido en un rango superior a 7 hasta 14.

Regulación del pH en el cuerpo humano: Equilibrio Acido-Base

El organismo mantiene el pH dentro de un valor estable a través de un equilibrio homeostático. Continuamente ingresan y se eliminan ácidos del cuerpo humano, sin embargo, nuestro organismo posee tres mecanismos o líneas de defensa para regular el pH en valores aceptables para la vida:

  1. Sustancias amortiguadoras: son compuestos químicos cuyo propósito es evitar la producción de cambios intensos en la concentración de iones de hidrogeno ante el manejo instantáneo de la carga ácida en nuestro cuerpo.
  2. Sistema Respiratorio: Cuando la concentración de iones de hidrogeno aumenta, el sistema respiratorio se estimula activando la regulación pulmonar, esto genera incrementos en la ventilación pulmonar para eliminar una mayor cantidad de CO2 y en consecuencia producir un descenso en la concentración de iones de hidrogeno.
  3. Sistema Renal: Si la concentración de iones de hidrogeno en el organismo se modifica significativamente, los riñones producen una orina acida o alcalina para compensar y ayudar al reajuste del equilibrio. Sin embargo, el riñón manejará la carga de ácidos requiriendo horas o días para ajustar las alteraciones en los valores del pH.

La importancia de monitorear el pH continuamente

Los niveles normales del pH en diferentes medios del cuerpo humano o líquidos corporales son los siguientes:

SustanciaRango de pH normal
Orina4.0 – 5.8
Sangre7.35 -7.45
Saliva7.0 – 7.74
Lagrimas7.3 – 7.6
Piel4.5 – 5.75

Desde un enfoque clínico, el monitoreo del pH puede evidenciar trastornos ácido- base en el organismo, principalmente de dos tipos específicos: respiratorio y metabólico. En el caso de un trastorno metabólico se involucran afectaciones en más órganos como el hígado, páncreas y riñones, entre otros. 

Un ejemplo de la importancia del monitoreo del valor pH, que en una persona saludable se encuentra en el rango de 4.5 a 6.5,  es que los pacientes con fibrosis quística tienen sudor alcalino (hasta pH 9) debido al defecto en la reabsorción de bicarbonato (H+). De hecho, el pH de otros fluidos corporales se puede utilizar para determinar distintos tipos de cáncer, el proceso de curación de heridas, la proliferación celular, niveles de glucosa en sangre y actividades metabólicas del cuerpo, etc.

Por lo tanto, el monitoreo constante de los valores del pH de líquidos corporales mediante el desarrollo de sensores de pH para una valoración en tiempo real, puede proveer de una importante herramienta en la detección oportuna de diversas afecciones.

Daniela Díaz Alonso

Dirección de Microtecnologias

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