Phenolrot (auch bekannt als Phenolsulfonphthalein oder PSP ) ist ein pH-Indikator, der häufig in zellbiologischen Laboren verwendet wird.

Chemische Struktur und Eigenschaften

Phenolrot liegt als rotes Kristall vor, das an der Luft stabil ist. Seine Löslichkeit beträgt 0,77 Gramm pro Liter (g/L) in Wasser und 2,9 g/L in Ethanol . [ 1 ] Es ist eine schwache Säure mit einem pK <sub>a </sub>-Wert von 8,00 bei 20 °C.

Eine Phenolrotlösung wird häufig als pH- Indikator in der Zellkultur verwendet. Ihre Farbe ändert sich im pH-Bereich von 6,8 bis 8,2 allmählich von Gelb ( λ <sub>max</sub> = 443 nm [ 2 ] ) nach Rot (λ <sub>max</sub> = 570 nm [ 3 ] ). Oberhalb von pH 8,2 färbt sich Phenolrot leuchtend rosa ( fuchsiafarben ). [ 4 ] [ 5 ]

Phenolrot ( pH-Indikator )
unter pH 6,8oberhalb pH 8,2
6.8⇌8.2

In kristalliner Form und in Lösung unter stark sauren Bedingungen (niedriger pH-Wert) liegt die Verbindung als Zwitterion vor , wie in der oben gezeigten Struktur dargestellt. Dabei ist die Sulfatgruppe negativ geladen und die Ketongruppe trägt ein zusätzliches Proton. Diese Form wird manchmal symbolisch als H geschrieben.+ 2PS−und ist orangerot. Bei Erhöhung des pH-Werts (pK <sub> a</sub> = 1,2) wird das Proton der Ketogruppe abgespalten, wodurch das gelbe, negativ geladene Ion HPS<sup> − </sup> entsteht . Bei noch höherem pH-Wert (pK <sub> a</sub> = 7,7) gibt die Hydroxygruppe des Phenols ihr Proton ab, wodurch das rote Ion PS<sup> 2− </sup> entsteht . [ 6 ]

In mehreren Quellen wird die Struktur von Phenolrot so dargestellt, dass das Schwefelatom Teil einer cyclischen Gruppe ist, ähnlich der Struktur von Phenolphthalein . [ 1 ] [ 7 ] Diese cyclische Struktur konnte jedoch mittels Röntgenkristallographie nicht bestätigt werden . [ 8 ]

Mehrere Indikatoren weisen eine ähnliche Struktur wie Phenolrot auf, darunter Bromthymolblau , Thymolblau , Bromkresolpurpur , Thymolphthalein und Phenolphthalein. (Eine Tabelle mit weiteren gebräuchlichen chemischen Indikatoren finden Sie im Artikel über pH-Indikatoren .)

Verwendung

Phenolsulfonphthalein-Test

Phenolrot wurde 1911 von Leonard Rowntree und John Geraghty im Phenolsulfonphthalein-Test verwendet , um den Gesamtblutfluss durch die Niere abzuschätzen. [ 9 ] Es war der erste Test der Nierenfunktion und wurde fast ein Jahrhundert lang verwendet, ist aber heute veraltet.

Der Test beruht auf der Tatsache, dass Phenolrot nahezu vollständig über den Urin ausgeschieden wird. Eine Phenolrotlösung wird intravenös verabreicht ; der entstehende Urin wird aufgefangen. Durch kolorimetrische Messung der ausgeschiedenen Phenolrotmenge lässt sich die Nierenfunktion bestimmen. [ 10 ]

Indikator für Zellkulturen

Phenolrot, 40 μM: Färbung im Zellkulturmedium bei einem pH-Wert von 6,0 bis 8,0.

Die meisten lebenden Gewebe gedeihen bei einem nahezu neutralen pH-Wert – also einem pH-Wert um 7. Der pH-Wert von Blut liegt beispielsweise zwischen 7,35 und 7,45. Werden Zellen in Zellkulturen gezüchtet , wird das Wachstumsmedium auf einem pH-Wert nahe diesem physiologischen Bereich gehalten. Eine geringe Menge Phenolrot, die dem Wachstumsmedium zugesetzt wird, färbt es unter normalen Bedingungen rosa-rot. Typischerweise werden 15 mg/l für die Zellkultur verwendet.

Bei Problemen führen Stoffwechselprodukte absterbender Zellen oder übermäßiges Wachstum von Verunreinigungen zu einer pH-Wert-Änderung und damit zu einer Farbänderung des Indikators. Beispielsweise kann eine Kultur relativ langsam teilender Säugetierzellen schnell von Bakterien überwuchert werden . Dies führt üblicherweise zu einer Ansäuerung des Mediums und dessen Gelbfärbung. Viele Biologen nutzen diese Methode, um den Zustand von Gewebekulturen schnell zu überprüfen. Zusätzlich senken die von den Säugetierzellen selbst produzierten Stoffwechselprodukte den pH-Wert langsam und färben die Lösung allmählich orange und schließlich gelb. Diese Farbänderung zeigt an, dass das Medium ausgetauscht werden muss, selbst wenn keine Kontamination vorliegt (im Allgemeinen sollte dies geschehen, bevor das Medium vollständig orange geworden ist).

Da die Farbe von Phenolrot einige spektrophotometrische und Fluoreszenzanalysen beeinträchtigen kann , sind viele Arten von Gewebekulturmedien auch ohne Phenolrot erhältlich.

Östrogen-Mimetikum

Ein kommerzielles Testkit für Schwimmbäder mit Phenolrot und einer Orthotolidin - Indikatorlösung

Phenolrot ist ein schwaches Östrogenmimetikum und kann in Zellkulturen das Wachstum von Zellen fördern, die den Östrogenrezeptor exprimieren. [ 11 ] Es wurde verwendet, um Ovarialepithelzellen von postmenopausalen Frauen zur Differenzierung in Zellen mit Oozyten-Eigenschaften (Eizellen) anzuregen , was potenzielle Auswirkungen sowohl auf die Fruchtbarkeitsbehandlung als auch auf die Stammzellforschung hat . [ 12 ]

Verwendung in Schwimmbad-Testsets

Phenolrot, manchmal auch unter einem anderen Namen wie z. B. „Guardex Solution #2“ bekannt, wird als pH-Indikator in Heim -Schwimmbad- Testsets verwendet. [ 13 ]

Chlor kann in Abwesenheit von Thiosulfat , das die Oxidation durch Chlor hemmt, zur Ausbleichung des Farbstoffs führen. Hohe Bromkonzentrationen können Phenolrot in Bromphenolrot (Dibromphenolsulfonphthalein) umwandeln, dessen niedrigerer pK <sub>a</sub> -Wert zu einem in den sauren Bereich verschobenen Indikator führt – Wasser mit pH 6,8 erscheint bei pH 7,5. Noch höhere Bromkonzentrationen (>20 ppm) können die sekundäre Umwandlung von Bromphenolrot in Bromphenolblau mit einem noch niedrigeren pK <sub> a</sub> -Wert bewirken , wodurch fälschlicherweise der Eindruck eines extrem hohen pH-Werts entsteht, obwohl dieser gefährlich niedrig ist. [ 14 ]

Referenzen

  1. ^ a b Merck Index , 11. Auflage, 7213 Phenolsulfonphthalein
  2. ^ Saha, U.; Mukherjea, KK (2015). „Entwicklung eines multifunktionalen, biomimetischen L-Cystein-basierten Oxovanadium(IV)-Komplexes: Synthese, DFT-Berechnungen, Bromperoxidation und Nukleaseaktivität“. RSC Advances . 5 (114): 94462–94473 . Bibcode : 2015RSCAd...594462S . doi : 10.1039/C5RA19585C .
  3. ^ Mills, A.; Skinner, G. A. (2011). „Ein neuartiger Indikator für ‚Spritzigkeit‘“. The Analyst . 136 (5): 894–896 . Bibcode : 2011Ana...136..894M . doi : 10.1039/c0an00610f . PMID 21210046 . 
  4. ^ Merck Index , 13. Auflage, 7329 Phenolsulfonphthalein
  5. ^ Beilstein 5-19-03-00457
  6. ^ Tamura, Z.; Maeda, M. (1997). „Unterschiede zwischen Phthaleinen und Sulfonphthaleinen“ . Yakugaku Zasshi (in Japanisch). 117 ( 10–11 ): 764–770 . doi : 10.1248/yakushi1947.117.10-11_764 . PMID 9414589 . 
  7. ^ "Phenolsulfonphthalein" . PubChem . NIH.
  8. ^ Yamaguchi, K.; Tamura, Z.; Maeda, M. (1997). „Molekulare Struktur der zwitterionischen Form von Phenolsulfonphthalein“ . Analytical Sciences . 13 (3): 521–522 . doi : 10.2116/analsci.13.521 .
  9. ^ GERAGHTY, JT; ROWNTREE, LG (2. September 1911). „Der Phenolsulfonphthalein-Test zur Abschätzung der Nierenfunktion“ . Journal of the American Medical Association . LVII (10): 811. doi : 10.1001/jama.1911.04260090033014 .
  10. ^ „Phenolsulfonphthalein-Test“ . Encyclopædia Britannica .
  11. ^ Berthois, Y.; Katzenellenbogen, JA; Katzenellenbogen, BS (1986). „Phenolrot in Gewebekulturmedien ist ein schwaches Östrogen: Implikationen für die Untersuchung östrogenresponsiver Zellen in Kultur“ . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 83 (8): 2496–2500 . Bibcode : 1986PNAS...83.2496B . doi : 10.1073 / pnas.83.8.2496 . PMC 323325. PMID 3458212 .  
  12. ^ Bukovsky, A.; Svetlikova, M.; Caudle, MR (2005). „Oogenese in Kulturen aus adulten menschlichen Ovarien“ ( PDF) . Reproductive Biology and Endocrinology . 3 (5): 17. doi : 10.1186/1477-7827-3-17 . PMC 1131924. PMID 15871747 .  
  13. ^ Guardex Solution 2 – Phenolrot Sicherheitsdatenblatt
  14. ^ „Einfluss von Brom auf Phenolrot in pH-Tests“ . Archiviert vom Original am 13. März 2020. Abgerufen am 12. Dezember 2012 .