Prvo je, tamo još u 19. stoljeću, bila vodikova elektroda. Elektroda od plina? Ne baš plinovita elektroda, ali nešto vrlo slično tome: bila je to elektroda od spužvaste (jako porozne i vrlo crne) platine preko koje su stalno strujali mjehurići vodika. Onda se pojavila prva staklena elektroda, velika poput električne žarulje, no s tako tankim stijenkama da su se kemičari bojali da je uzmu u ruku. Nisam je vidio, ali sam još viđao staklene elektrode debele poput prsta, koje su uz sebe imale, isto tako debele, standardne (Ag/AgCl) elektrode (sloj srebra presvućen njegovim kloridom).

A onda su se obje elektrode stopile u jednu, u tek nekoliko milimetara debeo stakleni štapić koji je u svom tijelu imao i staklenu i standardnu elektrodu. Uređaji za mjerenje pH, pH-metri, postali su svima dostupni, i vinarima i podrumarima, i ratarima i stočarima. Tko više zna za lakmus-papir i još složenije, „univerzalne“ indikatore koji za svaku vrijednost pH pokazuju određenu, karakterističnu boju!

No razvoj tu ne staje. Ide se dalje, dalje, sve dalje... I dođe se do (dosad) najdaljega: do „prilagodljive mikroigle“ (conformable microneedle) za mjerenje pH, tako sićušne da može neosjetno probiti kožu. Taj pH-metar djelo je korejskih i japanskih znanstvenika o čemu su nedavno obavijestili znanstvenu i širu javnost u znanstvenom radu „Conformable microneedle pH sensors via the integration of two different siloxane polymers for mapping peripheral artery disease“, nadavno objavljenonom u časopisu Science Advances.

Kako se može zaključiti iz naslova rada, zadatak koji su si znanstvenici postavili nije bio samo u tome da naprave što manju i što tanju elektrodu za mjerenje pH, nego je elektroda trebala biti prilagođena mjerenju kiselosti kože (ne njezine površine!), a to znači da mora prodrijeti, poput igle za injekcije, u tkivo pacijenta. To su postigli, kao što u naslovu piše, kombinacijom dvaju silikonskih polimera („via the integration of two different siloxane polymers“). Od prvog, čvrstog, napravljene su iglice dok je drugi (PANI), na površini iglica, preuzeo funkciju stakla u staklenoj elektrodi: kroz PANI također mogu prolaziti vodikovi ioni.

No, da skratimo priču. Novi se uređaj za mjerenje pH-vrijednosti kožnog tkiva sastoji od flastera veličine 2×2 cm na kojem se nalazi 25 nezavisnih senzora. Kažem „senzora“ jer se svaki od njih sastoji od plosnate referentne (Ag/AgCl) elektrode te elektrode za mjerenje pH – silikonske iglice pričvršćene za zlatnu podlogu. Debljina iglice (microneedle) na najdebljem dijelu iznosi samo 0,9 milimetara. Kad probije kožu, kroz nju prolaze vodikovi ioni do sloja zlata, pa se iz razlike potencijala prema referentnoj elektrodi može odrediti kiselost kožnog tkiva. Zašto je to važno?

Važno je prije svega radi dijagnostike bolesti perifernih arterija (BPA). U toj je bolesti tkivo slabo prokrvljeno, u njega ne dolazi dovoljno kisika, pa se mora poslužiti „rezervnim metabolizmom“ (nasljeđenim od prvih, anaerobnih bakterija koje su živjele na Zemlji prije pojave kisika u atmosferi), koji ne ide do razgradnje sastojaka hrane na ugljikov dioksid i vodu nego na mliječnu kiselinu. Ona se nakuplja u tkivu, pa tkivo postaje kiselije nego što treba biti.

To su pokazali i pokusi na štakorima, kojima je pH-vrijednost potkožnog tkiva, mjereno sustavom opisanih elektroda, pala za 2,5 jedinice. (Uređaj bi se, smatraju autori spomenutog rada, mogao primijeniti i za praćenje drugih sličnih bolesti, poput dijabetesa.)

Svaki medicinski uređaj, uređaj za mjerenje in vivo mora zadovoljavati dva zahtjeva. Prvi je zahtjev etički. To znači da njegova primjena ne smije zadavati nepotrebu bol i muku pacijentu. Drugi je zahtjev ekonomski. To znači da se može upotrijebiti što više puta.

Što se drugog zahtjeva tiče, sve je u redu, jer se po svemu sudeći jedan te isti flaster za mjerenje kiselosti može staviti na kožu barem tisuću puta, a da pri tome ne dođe do veće promjene unutrašnjeg električnog otpora. Što se pak prvog zahtjeva tiče, elektroda je nesmetano mjerila kiselost kožnog tkiva štakora punih pet sati. Je li mu (štakoru) bilo neugodno? Nitko ga ništa nije pitao – a ionako je bio pod narkozom.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor više od stotinu znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te, naravno, Bug online. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda, a danas je urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.