¿Qué es el efecto Donnan?

por Homo medicus · 13 de enero de 2024

El efecto Donnan es un fenómeno que ocurre cuando dos soluciones de electrolitos de diferente concentración están separadas por una membrana semipermeable que permite el paso de agua pero no de todos los iones. En estas condiciones, se produce una distribución desigual de los iones a ambos lados de la membrana, lo que resulta en un desequilibrio de cargas eléctricas.

Cuando una solución de electrolitos se encuentra separada por una membrana semipermeable, los iones con carga eléctrica, como los cationes (iones positivos) y los aniones (iones negativos), no pueden atravesar libremente la membrana. Sin embargo, la membrana permite el paso de moléculas de agua.

En el lado de la solución con mayor concentración de electrolitos, los iones no pueden cruzar la membrana, pero las moléculas de agua pueden moverse libremente hacia el lado de menor concentración. Esto da como resultado un aumento en el volumen de la solución de menor concentración, diluyendo los iones presentes en ella.

Como resultado de este desequilibrio de concentraciones de iones, se establece un potencial eléctrico a través de la membrana. Este potencial eléctrico contrarresta la tendencia de los iones a moverse hacia el lado de menor concentración y crea un equilibrio electroquímico.

El efecto Donnan es especialmente relevante en sistemas biológicos, como las células y los tejidos. En las células, por ejemplo, la membrana plasmática actúa como una membrana semipermeable y establece gradientes de concentración de iones a ambos lados de la membrana. Esto desempeña un papel crucial en procesos biológicos como el mantenimiento del equilibrio osmótico y el transporte de nutrientes y metabolitos.

El efecto Donnan tiene aplicaciones en diversos campos de la medicina, especialmente en la fisiología celular y en la farmacología.

Transporte de fármacos: El efecto Donnan es utilizado para comprender y mejorar la entrega de fármacos a nivel celular. Dado que la membrana celular actúa como una barrera semipermeable, el efecto Donnan influye en la distribución de los fármacos en el interior de las células. Al entender cómo los gradientes de carga eléctrica y concentración de iones afectan la entrada y salida de fármacos a través de las membranas celulares, los investigadores pueden diseñar estrategias para mejorar la eficacia y la selectividad de los tratamientos farmacológicos.
Equilibrio de electrolitos: El efecto Donnan también es relevante en el equilibrio de electrolitos y el mantenimiento de la homeostasis en el organismo. En medicina, es común realizar análisis de sangre y orina para evaluar los niveles de electrolitos como el sodio, el potasio y el cloro. El conocimiento del efecto Donnan ayuda a comprender cómo se distribuyen y regulan los iones en los diferentes compartimentos celulares y extracelulares, lo que permite diagnosticar y tratar trastornos electrolíticos, como la deshidratación, el desequilibrio ácido-base y los trastornos del equilibrio de sodio.
Diálisis y hemodiálisis: El efecto Donnan es considerado en los procesos de diálisis y hemodiálisis, que se utilizan para tratar a pacientes con enfermedad renal crónica. Durante estos procedimientos, se utiliza una membrana semipermeable para filtrar y eliminar sustancias no deseadas y productos de desecho de la sangre, mientras se retienen sustancias esenciales como proteínas y ciertos iones. El efecto Donnan influye en la distribución de iones a ambos lados de la membrana, ayudando a mantener el equilibrio de cargas eléctricas y a controlar la eliminación y el reemplazo de electrolitos.
Terapia de fluidos intravenosos: En situaciones clínicas como la administración de fluidos intravenosos, el efecto Donnan también es considerado. La composición y concentración de los fluidos intravenosos deben ser cuidadosamente seleccionadas para evitar desequilibrios en los niveles de electrolitos y el equilibrio ácido-base. El conocimiento del efecto Donnan permite a los médicos y enfermeras calcular y ajustar las soluciones intravenosas para mantener el equilibrio iónico y prevenir complicaciones asociadas con desequilibrios electrolíticos.