Ósmosis en la salud: 2012

Ósmosis

Es un proceso físico-químico en el cual el agua, tiende a moverse a través de una membrana semi-impermeable desde una solución de baja concentración de soluto hacia una alta de concentración proceso denominado flujo osmótico puesto que las soluciones con una alta de concentración de soluto disuelto tienen una concentración de agua mas baja el agua se moverá espontáneamente de una solución de alta concentración de soluto disuelto tienen una concentración de agua mas baja el agua se moverá espontáneamente de una solución de alta concentración de agua hacia una de baja concentración. Por lo tanto ósmosis es equivalente a “difusión” de agua. Las bicapas fosfolipidicas son esencialmente impermeables al agua pero la mayoría de las membranas celulares contienen proteínas canales de agua que facilitan el movimiento rápido de agua hacia adentro y hacia afuera de la células. El movimiento de agua a través de la membrana plasmática también determina el volumen celular, el que debe estar regulado para evitar daños a las células.

Mecanismo

Se denomina membrana semipermeable a la que contiene poros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes (normalmente del tamaño de micras). Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua que son pequeñas, pero no las de azúcar, que son más grandes.

Si una membrana como la descrita separa un líquido en dos particiones, una de agua pura y otra de agua con azúcar, entendiendo que este último fenómeno implica no sólo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas (y esto ocurre cuando las partículas que aleatoriamente vienen se equiparan con las que aleatoriamente van), sino el equilibrio de los potenciales químicos de ambas particiones. Los potenciales químicos de los componentes de una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no están ligados en la solución. Este desequilibrio genera un flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica mensurable en términos de presión atmosférica (p. ej. "existe una presión osmótica de 50 atmósferas entre agua desalinizada y agua de mar"), que está en relación directa con la osmolaridad de la solución. El solvente fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión hidrostática equilibre la presión osmótica.

El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.

Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.

Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolución de menor concentración (disolución hipo tónica a la de mayor concentración (disolución hipertónica). Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas.

En los seres vivos, este movimiento del agua a través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen por una pérdida excesiva de agua, o bien que se hinchen (posiblemente hasta reventar) por un aumento también excesivo en el contenido celular de agua. Para evitar estas dos situaciones, de consecuencias desastrosas para las células, estas poseen mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que requiere gasto de energía.

Ósmosis Inversa

Lo descrito hasta ahora es lo que ocurre en situaciones normales, en las que los dos lados de la membrana están a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración al de baja concentración.

Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración.

Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa, y puede llegar a ser potable.

La Presión Osmótica de una Solución

La presión osmótica es una propiedad coligativa y es una de las principales características que deben tener en cuenta en las relaciones de los líquidos intersticiales e intravasculares que constituyen el medio interno. Un comportamiento que contiene soluciones de distinta concentración al medio extracelular que la rodea, creando una barrera de control de solutos.

Cuando una solución se pone en contacto con el solvente a través de una membrana semipermeable que deja pasar a las moléculas de solvente pero no las de soluto, las moléculas de solvente, que están en mayor concentración en el disolvente puro, difunden hacia la solución, donde su concentración es más pequeña. Se puede llegar a una situación de equilibrio contrarrestando esa tendencia mediante la aplicación de una cierta fuerza sobre la disolución, aumentando la presión.

Al aumentar la presión osmótica, es posible detener el flujo de solvente (en general agua) a través de la membrana semipermeable e incluso revertirlo (hacer pasar solvente desde la solución al solvente puro, por ejemplo, transformando agua con algún soluto en agua pura). Al considerar como semipermeable a la membrana plasmática, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares. Esta viene dada en osmoles. Para calcular la osmolaridad de una solución se debe multiplicar el peso molecular de ésta por la cantidad de elementos en los que la misma se disocia.

La presión osmótica es la presión que debe ser ejercida sobre la solución para evitar la entrada del solvente. Cuanto mayor la presión osmótica, mayor será la tendencia del solvente para entrar en la solución.

La Ósmosis en la Salud

Principalmente el proceso de la ósmosis es utilizada para la purificación del agua, por tanto este recae en los distintos tipos de aguas que consumimos como los son las aguas embotellas y agua del grifo. Por tanto la ósmosis en el agua puede servir para soluciones medicas como ejemplo:
el agua de ósmosis es la mejor que hay para aquellas personas que padecen de cálculos renales,
El agua de ósmosis elimina el residuo seco presente en el agua.

Fabricación de fécula de patata

Las aguas residuales de las fábricas de fécula de patata pasan, en primer lugar a través de una ultra filtración cuyo contenido presenta un 10% de la materia seca, de la cual su 60% aproximadamente son proteínas que se pueden recuperar por precipitación.

El ultra filtrado se envía de nuevo hacia una ósmosis inversa cuyo permeado presenta una contaminación menor, pudiendo enviarse a una planta convencional de aguas residuales urbanas.

En el rechazo de la ósmosis inversa, en un pequeño volumen se encuentra concentrada toda la contaminación inicial y debe procesarse en una planta de alta carga.

Concentrado de zumos de frutas

a concentración elimina el agua, y mantiene el aroma y resto de moléculas. La producción de zumos concentrados mediante ósmosis inversa tiene las siguientes ventajas:

No destruye las vitaminas ni se pierden los aromas, al hacerse a temperatura ambiente.

Bajo consumo energético por lo que hay un abaratamiento de costes de producción.

Pero también las siguientes limitaciones:

La ósmosis inversa se debe utilizar con otros procesos de concentración ya que a medida que aumenta la concentración se eleva la presión osmótica.

Puede presentar paso de algunos compuestos de bajo peso molecular no deseados a través de las membranas utilizadas y se concentran aún más.

Pre-concentración de jugos azucarados

Con la ósmosis inversa se puede pre-concentrar los jugos azucarados antes de su

evaporación para eliminar gran parte del agua que poseen. Así se puede reducir consumos energía y aumentar capacidad de evaporación.

Pre-concentrado de suero lácteo

Así se consiguen los siguientes objetivos:

Reducir el coste del transporte. Cuando el suero no se procesa en la misma planta donde se obtiene, es preciso transportarlo para su tratamiento. Con la pre concentración elimina gran parte del agua existente reduciendo considerablemente los gastos de transporte.

Reducir el consumo energético de la evaporación. Si el suero lácteo se procesa en la misma planta su pre concentración mediante ósmosis inversa permite reducir los consumos energéticos globales de la fabricación y aumentar la capacidad de producción de los evaporadores existentes.

Pre-concentrado de la clara de huevo

La ósmosis inversa conserva todas sustancias solubles producto final (glucosa). Reduce costes de secado y mejora la calidad del producto.

Estabilización de vinos

La estabilización del vino tiene por objeto eliminar un precipitado de tartrato potásico que disminuye generalmente su valor comercial y puede hacerse precipitando los tartratos de forma controlada, tras concentrar el vino por ósmosis inversa.

Se hace pasar el vino a través de una ósmosis inversa, obteniéndose, por un lado, un permeado que representa aproximadamente el 60% del volumen inicial, y por otro, un concentrado que supone el 40% restante en el que los distintos productos que no pueden atravesar las membranas se encuentran concentradas 2,5 veces.

Fines Médicos de la Ósmosis
Diálisis:
es un proceso mediante el cual se extraen las toxinas y el exceso de agua de la sangre, normalmente como terapia renal sustitutiva tras la pérdida de la función renal en personas con fallo renal.
La diálisis funciona según los principios de la difusión de los solutos y la ultrafiltración de fluidos a través demembranas semipermeables. La difusión se describe como una propiedad de las sustancias en el agua en el que las sustancias tienden a moverse del área con mayor concentración a la zona con menor concentración. La sangre fluye de un lado de la membrana semipermeable y un líquido de diálisis especial fluye en el sentido opuesto. La membrana semipermeable es una fina capa de material que contiene agujeros de varios tamaños o poros. Los solutos pequeños pasan a través de la membrana, pero esta bloquea el paso de grandes sustancias (por ejemplo, eritrocitos y grandes proteínas). Esto imita el proceso de filtración que ocurre en los riñones, donde las sustancias más grandes de la sangre se separan de las pequeñas en los glomérulos.

Diálisis renal:

En la diálisis peritoneal, una solución estéril especial, corre a través de un tubo a la cavidad peritoneal, la cavidad abdominal alrededor del intestino, donde la membrana peritoneal actúa como membrana semipermeable. El líquido se deja allí por un período de tiempo para absorber los residuos, y después se quita a través del tubo vía un procedimiento estéril. Esto generalmente se repite un número de veces durante el día. En este caso, la ultrafiltración ocurre vía ósmosis, pues la solución de diálisis se provee en varias fuerzas osmóticas para permitir un cierto control sobre la cantidad de líquido a ser removido. El proceso es igual de eficiente que la hemodiálisis, pero el proceso de ultrafiltración es más lento y suave y es realizado en el lugar de habitación del paciente. Esto les da más control sobre sus vidas que una opción de diálisis basada en un hospital o clínica.

Talasoterapia

Del griego thalassa, mar y therapeia, cura. Debido a que la composición del agua de mar es
similar a la del plasma sanguíneo, al estar un individuo en contacto con esta, a través de la de la
absorción osmótica el organismo recupera su equilibrio a través de los elementos en el agua.
Si la concentración de solutos en el agua de mar es mayor que en las células del
organismos (edema, hay agua de más en la célula) el agua irá de adentro hacia a fuera. Si por el
contrario las células del organismo están deficientes de estos solutos, el agua irá de afuera hacia
dentro, y con ella algunos componentes del agua de mar como son: sodio, potasio, calcio, entre
otros, que por su bajo o medio peso molecular pueden atravesar la membrana semipermeable,
nuestra piel.