Une solution isotonique est une solution liquide stable en termes de pression osmotique. La pression osmoïque est essentiellement la pression que les forces ou les éléments extérieurs exercent sur les parois cellulaires. Dans une solution isotonique, la pression osmotique est uniforme, ce qui signifie que les cellules ne se rétractent ni ne se rétractent mais flottent plutôt librement dans un état de type naturel. Ces types de fluides ont un certain nombre d’utilisations importantes. Non seulement ils sont importants pour les expériences chimiques et les chercheurs, mais ils sont également couramment utilisés dans des choses comme les gouttes de liquide intraveineux dans les milieux médicaux, et sont également populaires dans les boissons pour sportifs et autres solutions de réhydratation sportive. Lorsque les fluides ont la même composition de base que le sang ou la sueur humaine, ils peuvent interagir avec ou remplacer ces fluides de manière relativement transparente. Ils ne provoqueront pas de changements chimiques dans le corps et ont tendance à agir très rapidement.
Comprendre la tonicité de base
En chimie, la tonicité est un concept qui recouvre les pressions de certains liquides sur les cellules. La plupart des cellules sont constituées de liquide contenu dans une paroi cellulaire, appelée membrane. Cette membrane garde généralement le contenu de la cellule à l’intérieur tout en gardant les éléments de l’environnement extérieur à l’extérieur, mais cela ne veut pas dire que le contenu est inchangé par l’environnement.
Lorsque deux solutions aqueuses de concentrations ou de tonicité différentes sont séparées par une membrane semi-perméable telle qu’une paroi cellulaire, l’eau migrera généralement du côté le moins concentré, ou hypotonique, vers le côté le plus concentré, ou hypertonique, pour tenter d’apporter les deux côtés en équilibre. Ce processus est connu sous le nom d’osmose. Plus la différence entre les concentrations des deux solutions est grande, plus la pression osmotique sera élevée, et plus le transfert osmotique sera rapide en conséquence.
Impact sur les cellules vivantes
Si une cellule vivante, qu’elle soit humaine, animale ou végétale, est placée dans une boîte d’eau pure, la pression osmotique fera presque toujours migrer l’eau de la boîte dans la cellule, provoquant un gonflement et éventuellement une rupture de la cellule. Inversement, si la cellule est placée dans un plat d’eau qui contient du soluté à une concentration plus élevée que la cellule, l’eau s’écoulera de la cellule dans la solution, provoquant le ratatinage et la mort de la cellule. Si la cellule est placée dans une boîte de solution isotonique, il n’y aura pas de mouvement net d’eau. Les cellules vivantes ont une concentration importante de solutés et sont très sensibles à leur environnement extérieur.
C’est la nature de l’osmose que l’identité du soluté n’a pas d’importance. Ainsi, les sels, les sucres et autres composés solubles sont tous efficaces pour réguler la pression osmotique. Tous peuvent être utilisés pour préparer des fluides et des solutions isotoniques.
Importance dans les gouttes de liquide
L’une des utilisations les plus importantes des fluides et solutions isotoniques est en médecine, et les chercheurs en médecine passent souvent beaucoup de temps à étudier et à comprendre la tonicité en ce qui concerne divers processus corporels. En général, les cellules ne se développent que dans des solutions isotoniques, et tout médicament administré par voie intraveineuse doit être ajusté pour être efficacement isotonique avec le sang humain. Un agent de mesure standard est le chlorure de sodium; une solution à 0.9 % de chlorure de sodium est considérée comme isotonique avec le sang, bien qu’en fait sa pression osmotique soit en réalité légèrement plus élevée.
Cette solution est fréquemment utilisée pour renforcer et stabiliser les perfusions intraveineuses et parfois même les injections et les vaccinations. La préparation de différents médicaments et thérapies dans du chlorure de sodium peut également les aider à se disperser plus uniformément et à conserver une consistance plus uniforme.
Options de boissons pour sportifs
Les boissons pour sportifs, essentiellement des boissons enrichies d’électrolytes et de sucres pour remplacer celles perdues dans la sueur lors d’exercices intenses, sont généralement isotoniques, hypertoniques ou hypotoniques, selon la formule du fabricant. Les solutions isotoniques contenant ces substances sont généralement considérées comme les meilleures pour ceux qui pratiquent une activité sportive normale, tandis que les versions hypertoniques sont davantage destinées à fournir de l’énergie lors d’événements soutenus et de haute endurance. Les boissons pour sportifs hypotoniques, en revanche, sont généralement les meilleures pour les athlètes qui ont besoin de liquides sans l’apport énergétique des glucides ajoutés.