فنول رد چیست؟

فنول رد (فنول قرمز) که همچنین به عنوان فنول سولفونفتالئین یا PSP شناخته می‌شود، یک شاخص pH است که اغلب در آزمایشگاه‌های زیست شناسی سلولی استفاده می‌شود.

ساختار و خواص شیمیایی فنول رد

فنول رد به عنوان یک کریستال قرمز وجود دارد که در هوا پایدار است. حلالیت آن در آب ۷۷/۰ گرم در لیتر و در اتانول ۹/۲ گرم در لیتر است. فنول رد یک اسید ضعیف با pKa = 8.00 در 20 درجه سانتیگراد (۶۸ درجه فارنهایت) است.

محلول فنول قرمز به عنوان شاخص pH اغلب در کشت سلولی استفاده می‌شود. رنگ آن به طور تدریجی از زرد (λmax = 443nm) به قرمز (λmax = 570nm) در محدوده pH 6.8 تا pH 8.2 تغییر می‌کند. بالاتر از pH 8.2، قرمز فنول به رنگ صورتی روشن تبدیل می‌شود.

در شکل کریستالی و در محلول در شرایط بسیار اسیدی (PH پایین)، این ترکیب مانند ساختاری که در بالا نشان داده شده است، به صورت زوئیتریون وجود دارد که گروه سولفات بار منفی دارد و گروه کتون حامل یک پروتون اضافی است. این فرم گاهی اوقات به صورت نمادین به صورت H⁺₂PS⁻ نوشته می‌شود و نارنجی مایل به قرمز است. اگر pH افزایش یابد(pKa = 1.2) ، پروتون از گروه کتون حذف می‌شود و در نتیجه یون زرد رنگ با بار منفی به عنوان HPS⁻ نشان داده می‌شود. در pH هنوز بالاتر (pKa = 7.7)، گروه هیدروکسی فنول پروتون خود را از دست می‌دهد و در نتیجه یون قرمز به‌عنوان PS²⁻ نشان داده می‌شود.

در چندین منبع، ساختار فنول رد با اتم گوگرد که بخشی از یک گروه حلقوی است، مشابه ساختار فنول فتالئین نشان داده شده است. با این حال، این ساختار حلقوی را نمی‌توان با کریستالوگرافی اشعه ایکس تأیید کرد.

چندین شاخص ساختار مشابهی با فنول رد دارند، از جمله برموتیمول آبی، تیمول آبی، بروموکرزول بنفش، تیمولفتالئین و فنول فتالئین. جدولی از سایر شاخص‌های شیمیایی رایج در مقاله شاخص‌های pH موجود است.

تست فنول سولفونفتالئین

فنول قرمز توسط لئونارد روونتری و جان گراتی در آزمایش فنول سولفونفتالئین برای تخمین جریان کلی خون از طریق کلیه در سال ۱۹۱۱ استفاده شد. این اولین آزمایش عملکرد کلیه بود و تقریباً یک قرن از همین روش استفاده می‌شد؛ اما اکنون منسوخ شده است.

این آزمایش بر اساس این واقعیت است که فنول رد تقریباً به طور کامل از طریق ادرار دفع می‌شود. محلول فنول رد به صورت داخل وریدی تجویز می‌شود. سپس ادرار تولید شده جمع آوری می‌شود و با اندازه گیری میزان دفع فنول رد به روش رنگ سنجی، می‌توان عملکرد کلیه را تعیین کرد.

شاخص برای کشت سلولی

بیشتر بافت‌های زنده در pH تقریباً خنثی رشد می‌کنند ( یعنی pH نزدیک به 7). برای مثال pH خون از  ۷٫۳۵ تا ۷٫۴۵ متغیر است. هنگامی که سلول‌ها در کشت بافت رشد می‌کنند، محیطی که در آن رشد می‌کنند نزدیک به این pH فیزیولوژیکی است. مقدار کمی فنول رد اضافه شده به این محیط رشد در شرایط عادی باعث ایجاد رنگ صورتی مایل به قرمز خواهد شد. به طور معمول،  از این ماده به مقدار ۱۵ میلی گرم در لیتر  برای کشت سلولی استفاده می‌شود.

مواد زائد تولید شده توسط سلول‌های در حال مرگ یا رشد بیش از حد آلاینده‌ها باعث تغییر در pH می‌شود که منجر به تغییر رنگ نشانگر می‌شود. به‌عنوان‌مثال، کشت سلول‌های پستاندارانی که به آرامی تقسیم می‌شوند می‌توانند توسط آلودگی باکتریایی به سرعت رشد کنند. این امر معمولاً منجر به اسیدی شدن محیط می‌شود و رنگ آن را زرد می‌کند.

بسیاری از زیست شناسان این را راهی مناسب برای بررسی سریع سلامت کشت‌های بافت می‌دانند. علاوه بر این، مواد زائد تولید شده توسط سلول‌های پستانداران به آرامی pH را کاهش می‌دهند و به تدریج محلول را نارنجی و سپس زرد می‌کنند. این تغییر رنگ نشان دهنده این است که حتی در صورت عدم وجود آلودگی، باز هم محیط نیاز به تعویض دارد (به طور کلی، این کار باید قبل از اینکه محیط کاملاً نارنجی شود انجام شود).

از آنجایی که رنگ فنول رد می‌تواند با برخی از سنجش‌های اسپکتروفتومتری و فلورسنت تداخل داشته باشد، بسیاری از انواع محیط کشت بافت بدون فنول رد نیز در دسترس هستند.

تقلید استروژن

فنول قرمز یک تقلید کننده ضعیف استروژن است و در کشت سلولی می‌تواند رشد سلول‌هایی را که گیرنده استروژن را بیان می‌کنند، افزایش دهد. از این ماده برای القای تمایز به سلول‌های اپیتلیال تخمدان از زنان یائسه به سلول‌هایی با ویژگی‌های تخمک، با پیامدهای بالقوه برای درمان ناباروری و تحقیقات بر روی سلول‌های بنیادی استفاده شده است.

استفاده در کیت‌های تست استخر

فنول رد که گاهی با نام دیگری مانند «محلول گاردکس 2#» برچسب‌گذاری می‌شود، به‌عنوان نشانگر pH در کیت‌های تست استخرهای خانگی استفاده می‌شود.

کلر می‌تواند منجر به سفید شدن رنگ در غیاب تیوسولفات برای مهار اکسید کننده کلر شود. سطوح بالای برم می‌تواند فنول قرمز را به برموفنول قرمز تبدیل کند (دیبروموفنول سولفونفتالئین که pKa کاهش یافته آن منجر به نشانگری با محدوده تغییر در جهت اسیدی می‌شود_ میزان pH آب  ۷٫۵ به نظر می‌رسد؛ در حالی که در حقیقت ۶٫۸ است). حتی سطوح بالاتر برم (بیش از ۲۰ پی‌پی‌ام) می‌تواند منجر به تبدیل ثانویه برموفنول قرمز به بروموفنول آبی با pKa حتی پایین‌تر شود که به اشتباه این تصور را ایجاد می‌کند که pH آب بالاست؛ این در حالی است که pH به طرز خطرناکی پایین است.

آشنایی بیشتر با انواع محلول‌ها

منبع

مترجم: مریم محجوب