Puferi. Ne, nisu tuferi, nego puferi, a na engleskom to su buffers. Šta je to? Često se spominju u sastavu vakcina, ali i mnogih lijekova, no nisu samo vezani za farmaciju.
Puferi su smjese i to u vodenoj otopini, koje su otporne na promjenu pH vrijednosti tj. imaju snagu da održavaju pH vrijednost stabilnom čak i ako otopini dodajemo male količine kiseline ili baze. Oni održavaju stabilnu pH vrijednost rastvora.
Dakle, ako u vodu dodajemo kiselinu, kiselina će biti disocirana na kiselinski ostatak i proton (tj. hidronijum jon) i onda će ti joni hidrogena spustiti pH vrijednost takve otopine, ona će postati kisela. Isto tako – ako u vodu dodajemo bazu, pH vrijednost će porasti.
Ali ako bismo u vodi imali i pufer – onda male količine baze ili kiseline koje dodamo ne bi mijenjale pH vrijednost.
Zašto je ovo bitno? Neke reakcije i prirodni procesi se dešavaju na određenoj pH vrijednosti. To može biti neutralna, blago kisela ili blago alkalna sredina. Neke biološke komponente poput DNK, RNK, proteina dijelova virusa ili cijeli virusi i bakterije mogu opstati i biti stabilni samo na određenoj pH vrijednosti sredine. Recimo mRNA vakcine su dizajnirane tako da im zapravo promjena pH vrijednost oslobađa onu RNK iz nanolipidnog mjehurića i jako je važno da se to ne desi dok je vakcina u bočici, nego tek kada dođe u naša tkiva.
Neki proteini mijenjaju konformaciju svoje molekule pri promjeni pH vrijednosti. To znači da, ako se kiselost sredine promijeni, i proteini mogu promijeniti svoj oblik – a to opet znači da ih naš imunološki sistem neće prepoznati i neće stvoriti odgovarajuća antitijela na njih.
Puferi su sistemi – to obično nije jedna komponenta.
Pufer je otopina slabe kiseline i njezine konjugirane baze ili slabe baze i njezine konjugirane kiseline. Pufer se opire promjeni pH-vrijednosti nakon dodavanja jače kiseline ili jače baze te u slučaju razrjeđenja. Puferski kapacitet bit će maksimalan u slučaju kad su koncentracije kiseline i njezine konjugirane baze jednake.
Šta su onda slabe kiseline, slabe baze i konjugirane baze i konjugirane kiseline?
Jačina kiseline je zapravo njena sposobnost da disocira na proton i ono što zovemo kiselinski ostatak. Slabe kiseline samo djelomično disociraju. Primjeri slabih kiselina bi bile neke organske kiseline – sirćetna, limunska, oksalna (ali nisu sve organske kiseline slabe), a primjeri slabe anorganske tj. mineralne kiseline su fosfatna te karbonatna kiselina. Primjeri jakih kiselina su hloridna (hidrohlorna – HCl), fluoridna, sulfatna kiselina.
Konjugirana baza bi bila so slabe kiseline i neke jake baze, obično baze alkalnih metala (prva grupa periodnog). Karbonatna kiselina i natrijev karbonat, fosfatna kiselina i kalijev ili natrijev fosfat bi bili upravo takvi sistemi.
Upravo je bikarbonatni puferski sistem (karbonatna kiselina i bikarbonat) važna pufer u našem organizmu – on održava stabilnom pH vrijednost krvi.
Puferske otopine otporne su na promjenu pH zbog ravnoteže između slabe kiseline i njene konjugirane baze. U suštini, ovu ravnotežu objašnja Le Chatelierov princip koji kaže da ako hemijskom sistemu poremetimo neko svojstvo – koncentraciju (a pH vrijednost nije ništa drugo nego koncentracija protona H+), pritisak, temperaturu… bilo šta – sistem će pokušati da tu promjenu umanji.
Pored navedenih mineralnih puferskih sistema, obično fosfatne ili karbonatne prirode, u biomedicinske svrhe se koriste i neki organski puferi, od kojih je možda najznačajniji tris, koji se često koristi upravo u vakcinama. Tris je prema IUPAC 2-amino-2-(hidroksimetil)propan-1,3-diol ili tris(hidroksimethil)aminometan – naziv zvuči strašno ali je to mačji kašalj od naziva i stvarno nije strašno.
Dakle, ako vidite na sastojcima vakcina neke mineralne soli ili tris: ne to nisu toksini, deterdženti (da, bilo je osoba koje tvrde da vakcine ne valjaju jer su u njima deterdženti) niti su štetni, nego su ispitani i sigurni sastojci koji služe da očuvaju pH vrijednost koja je potrebna da aktivna tvar u vakcini ili lijeku ne izgubi svoja svojstva.
