บทความบดร.ศภมาส ดานวทยากล
หองปฏบตการวสดสำหรบผลตภณฑทปราศจากสารอนตรายหนวยวจยดานสงแวดลอม
• ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาตe-mail: [email protected]
ชดทดสอบ (ทางเคม)
อยางงาย ทำงานอยางไร?ชดทดสอบอยางงาย (test kit) มหลายชนด เชน ชดทดสอบคาความเปนกรด-ดาง ความกระดาง ของนำ ปรมาณโลหะหนกในนำ ปรมาณนำตาล และการตงครรภ เปนตน ชดทดสอบอยางงายมกใช เพอกลนกรองตวอยาง กอนทจะนำไปทดสอบอยางละเอยดดวยเครองมอในหองปฏบตการทมความ เทยงตรงและแมนยำสง เพอใหไดผลถกตองมากขน
ภาพท 1 แผนพเอชอนดเคเตอร พรอมแผนภาพแสดงสเทยบกบคาพเอช [2]
ชดทดสอบอยางงายมขอดหลายประการ คอการทดสอบทำไดงาย ใชเวลาไมนาน และผทดสอบ ไมจำเปนตองมความรจำเพาะทางดานเทคนคมากนกทสำคญคอตนทนตำและผลการทดสอบนาเชอถอ
หลกการของชดทดสอบอยางงายสวนใหญอาศย การเกดปฏกรยาระหวางสารเปาหมายทสนใจกบสาร ทดสอบทมความไวและจำเพาะตอการเกดปฏกรยา กบสารเปาหมายหนงๆ โดยสารทดสอบมกถกเคลอบ หรอตรงอยบนแผนทดสอบทเปนวสดรองรบหรออาจอย
ในรปสารละลายกได เมอสารทใชทดสอบทำปฏกรยา กบสารเปาหมายจะเกดการเปลยนแปลงทมองเหนดวย ตาเปลา เชน สเปลยนไปจากเดม (ภาพท 1) หรอ การเปลยนแปลงสมบตทางแสงเชนเกดการเรองแสงหรอเกดสารประกอบตวใหมหลงเกดปฏกรยาเคม หรอเกดการเปลยนแปลงคาทางไฟฟาทงนอาจมการผนวก วงจรอยางงายสำหรบแปรผลใหเปนตวเลขทอานคาได โดยสะดวกอกดวย
กรกฎาคม - กนยายน 255718
ชดทดสอบอยางงายทดควรมสมบต ดงตอไปน1. ความไวตอปฏกรยาเคม:ชดทดสอบควรมความไว
ตอปฏกรยาในชวงเวลาระดบวนาทและไมควรเกน10นาท
2. ความเทยงตรงและแมนยำในการทดสอบ:ชดทดสอบ อยางงายควรใหผลการทดสอบทแมนยำมความ เบยงเบนตำ สามารถทดสอบซำเดมไดโดยผลการทดสอบไมขนกบผใชงาน
3. การเปลยนแปลงทเกดขนสามารถแปรเปนผลการทดสอบทอานคาไดชดเจน
4. คาตำสดทสามารถทดสอบได (detection limit): ชดทดสอบทดควรปรบเลอกคาตำสดของการทดสอบ ได เพอใหชวงการทดสอบครอบคลมความเขมขนของสารทตองการตรวจวด
ปฏกรยาเคมทเกดขนบนแผนทดสอบ อยางงาย ปฏกรยาเคมทนำมาใชกบชดทดสอบอยางงายมหลายปฏกรยาไดแก
1) ปฏกรยาระหวางกรดกบดาง
ตวอยางของชดทดสอบอยางงายทอาศยปฏกรยา ระหวางกรดกบดางทเดนชดทสดคอพเอชอนดเคเตอร ทใชหาคาความเปนกรด-ดาง โดยทวไปการเปลยนแปลง สจะเกดขนบนวสดรองรบทอาจเปนแผนกระดาษ หรอ แผนพลาสตกทเคลอบสารอนดเคเตอรทไวตอปฏกรยา ระหวางกรด-ดางไว
สงสำคญในการเตรยมแผนพเอชอนดเคเตอร ไดแกการทำใหสารอนดเคเตอรยดตดบนแผนรองรบโดย ไมละลายนำ หรอหลดรอนจากวสดรองรบ แรงทใช ตรงสารอนดเคเตอรใหอยบนวสดรองรบมหลายแบบ เชน แรงดดซบทางกายภาพทพนผวของวสดรองรบดดซบ สารอนดเคเตอรดวยแรงออนๆอยางแรงแวนเดอรวาลส แตมโอกาสสงทสารอนดเคเตอรจะละลายออกจากวสด รองรบ ถาสารอนดเคเตอรทใชมคาการละลายนำด
การเพมแรงยดเหนยวระหวางสารอนดเคเตอรกบวสด รองรบใหแนนหนามากขนจะใชแรงทางไฟฟาสถตหรอ แรงจากพนธะโคเวเลนตซงมความแขงแรงของการตรง มากทสด
2) ปฏกรยาออกซเดชน-รดกชน
เปนปฏกรยาทเกดขนและมการเปลยนแปลง คาศกยไฟฟา การเปลยนแปลงคาศกยไฟฟาเกดจาก การเกดปฏกรยาออกซเดชน-รดกชนของสารเปาหมาย กบสารทถกยดตรงไวกบวสดรองรบตวอยางการทดสอบ ทอาศยปฏกรยาออกซเดชน-รดกชนไดแกการหาปรมาณ ไดเวเลนตโคบอลต (Cobalt;Co(II))ดวยสาร1-(2- pyridylazo)-2-napthol(PAN)โดยมสารโพแทสเซยม เพอรโอเดต(KIO
4)เปนตวออกซไดซมหนาททำใหCo(II)
เปลยนเปนCo(III)ทมความไวตอการเกดสารประกอบ เชงซอนกบPANซงสารประกอบเชงซอนนมสเขยว
3) ปฏกรยาการเกดสารประกอบเชงซอน
ชดทดสอบทอาศยการเกดปฏกรยาเชงซอน นยมใชอยางกวางขวางในการวเคราะหหาปรมาณ ไอออนของโลหะหนก แตมบางทใชหาปรมาณสารอนทรย สารทดสอบทนำมาใชคอไดไทโซน(dithizone)เพราะ สามารถเกดปฏกรยาเชงซอนกบไอออนของโลหะได หลายชนดและเกดสทแตกตางกนความสามารถในการ เกดปฏกรยาเชงซอนของสารไดไทโซนกบไอออนของ โลหะเรยงลำดบดงนAg>Hg>Pd>Pt>Au>Cu>Bi>In>Sn>Zn>Cd>Co>Pb>Ni>Fe(II)>Mn>Tl(I)
การเลอกใชไดไทโซนในการทดสอบหาไอออน ของโลหะชนดตางๆสามารถเพมความจำเพาะโดยการ ปรบเปลยนคาพเอชระหวางการทดสอบดงเชนการทดสอบ หาไอออนของปรอท (Hg) สารประกอบเชงซอนของ ไดไทโซนและปรอทจะเกดไดดเมอพเอชเปน2ดงภาพท2 เปนตน
การเกดปฏกรยาเชงซอนของสารอนทรยทม พนธะ π เชน กลมเฮเทอโรไซคลก (heterocyclic) กบไอออนของโลหะเปาหมายเปนแนวทางทใชพฒนา ชดทดสอบโลหะหนกทไดรบความสนใจอยางแพรหลายเนองจากสารประกอบกลมนมคาความจำเพาะตอการ เกดสารประกอบเชงซอนกบไอออนของโลหะท แตกตางกน เชน สารประกอบกลมเฮเทอโรไซคลก
กรกฎาคม - กนยายน 255718
กรกฎาคม - กนยายน 2557 19
เอโซ (heterocyclic azo) ทใชในการทดสอบไอออน โลหะไดดมความไวตอการทดสอบสงใหความแตกตาง ของสทปรากฏบนแผนทดสอบกอน และหลงทดสอบ ชดเจนด อกทงสารประกอบกลมนยงสามารถตรงบน วสดรองรบทเปนทงสารอนทรย หรออนนทรยไดงาย อกดวยดงตวอยางในภาพท3
4) ปฏกรยาของเอนไซม
ปฏกรยาทเกยวของกบเอนไซมภายในรางกาย แตกตางจากปฏกรยาทเกดจากสารเคมทวๆไปเนองจาก มความจำเพาะตอการเกดปฏกรยาสงมากสารเปาหมาย ทมปรมาณเพยงนอยนดกสามารถตรวจพบได ดงนน จงมการพฒนาชดทดสอบอยางงายทอาศยการเกด ปฏกรยาในลกษณะดงกลาวเชนแผนทดสอบการตงครรภ
ภาพท 2 แผนภาพแสดงสของแผนทดสอบทปรมาณปรอทแตกตางกน โดยทดสอบสารละลายตวอยางทพเอช 2
ภาพท 3 ตวอยางภาพโครงสรางของสารเฮตเทอโรไซคลกเอโซ; a) โครงสรางโมเลกลของสยอมชนดเอโซ (azo dye) (2-(4-methyl-2-thiazolyazo)-5-diethylaminotrifluoromethane sulfonanilide); b) สารประกอบเชงซอนของไอออนโลหะ Ni และ Co กบสยอมชนดเอโซ [4]
แผนทดสอบการตงครรภ(ภาพท4)เปนแผน ทดสอบทใชตรวจหาฮอรโมนHCG(HumanChorionic Gonadotropin)ทสรางขนภายหลงการปฏสนธลกษณะ ของแผนทดสอบจะเปนแถบยาว ดานหนามแผนสำหรบ รบนำปสสาวะของผทดสอบถดมาจะมรองเลกๆ2รอง รองแรกเปนรองทใชทดสอบ ซงเคลอบดวยสารภม ตานทานสำหรบฮอรโมนHCG(anti-HCGantibodies) เคลอบตดกบเอนไซมททำใหเกดการเปลยนแปลงแถบส ได สวนรองทสองใชเปนตวควบคมการทดสอบ ซงม สารภมตานทานอกชนดตรงอยกบเอนไซมททำใหเกดส ไดเชนเดยวกน
ปสสาวะของผทดสอบทมฮอรโมนHCGซงโดย ธรรมชาตจะเกดพนธะระหวางฮอรโมนHCGกบสาร ภมตานทานในรางกาย (Y)อยแลว เมอปสสาวะผาน
กรกฎาคม - กนยายน 2557 19
กรกฎาคม - กนยายน 255720
เอกสารอางอง
1. Y.A.Zolotov,V.M.IvanovandV.G.Amelin,“TestMethodsforExtra-laboratoryAnalysis”,TrensinAnalyticalChemistry”Vol.21,no.4,2002.
2. http://microwaterman.com/Alkalive_pH/Alkalive_Ph_Test_stix.html
3. http://www.heavymetalstest.com/
4. W.Chen,Y.Wu,D.GuandF.Gan,“Synthesis,opticalandthermalcharacterizationofnovelthiazolylheterocyclicazodye”MaterialsLettersVolume61,Issues19-20,August2007,Pages4181-4184.
5. http://webphysics.iupui.edu/webscience/bio_archive/goodfor3.html
ภาพท 4 แสดงการทำงานของแผนทดสอบการตงครรภ [5]
มาทรองแรกฮอรโมนHCGทเกดพนธะกบสารภมตานทาน (Y)จะสรางพนธะกบanti-HCGanitibodiesทเคลอบ ไวบนรองท1อกทำใหเกดการเปลยนแปลงสขนจากนน สารภมตานทาน (Y) ของผทดสอบทเหลอและไมเกด พนธะกบ HCG จะเคลอนไปจบกบสารภมตานทาน อกตวหนงทเคลอบอยในรองควบคม(รองท2)ทำใหเกด แถบสขนเชนกน เมอเกดแถบสครบสองแถบแสดงวา ผทดสอบตงครรภ
ในกรณทผทดสอบไมไดตงครรภกจะไมม ฮอรโมน HCG ดงนน ในรองแรกทใชทดสอบกจะไมเกดแถบสแตจะเกดแถบสเฉพาะในรองควบคมเทานนเนองจากมเพยงสารภมตานทาน (Y) ของผทดสอบท สรางพนธะกบสารภมตานทานทรองควบคม
นอกจากแผนทดสอบการตงครรภแลว ยงม ชดทดสอบอยางงายทเกยวของกบปฏกรยาของเอนไซม เชนชดทดสอบการตกไขชดทดสอบเชออนฟลเอนซา(influenza)และชดตรวจสอบนำตาลในปสสาวะเปนตน
กลาวโดยสรป ชดทดสอบอยางงายเหมาะท จะใชทดสอบเบองตนสำหรบคดกรองตวอยาง หรอใช สำหรบทดสอบในพนททไมสามารถทดสอบดวยเครองมอ ในหองปฏบตการได โดยมหลกการพนฐานจากการเกด ปฏกรยาเคมของสารบนแผนทดสอบและสารเปาหมาย แตปฏกรยาเคมนนๆจำเปนตองเกดการเปลยนแปลง ทสามารถตรวจวดไดอยางชดเจน
กรกฎาคม - กนยายน 255720
