El término PBS que es una sal puede parecer ambiguo a primera vista, pero en realidad se refiere a una sustancia química específica utilizada en diversos campos, desde la investigación científica hasta la industria farmacéutica. PBS, o Fosfato Básico de Sodio, es una sal que forma parte de soluciones amortiguadoras esenciales para mantener un pH estable en reacciones químicas y biológicas. Este artículo explorará a fondo qué es el PBS, cómo se utiliza, su importancia en laboratorios y su relevancia en el contexto de las soluciones salinas.
¿Qué es PBS que es una sal?
PBS, o Phosphate Buffered Saline (en inglés), es una solución salina que contiene fosfatos y cloruro de sodio en proporciones específicas. Aunque el término PBS que es una sal puede resultar confuso, en realidad se refiere a la composición básica de esta solución, que incluye sales como el fosfato de sodio. Su función principal es mantener un entorno con pH constante, lo cual es fundamental en procesos biológicos y experimentos de laboratorio.
La composición típica del PBS incluye fosfato monosódico y fosfato disódico, que actúan como agentes amortiguadores, junto con cloruro de sodio para simular la salinidad del plasma sanguíneo. Esta solución se utiliza para lavar células, preparar muestras para microscopía, y como medio de transporte para tejidos biológicos. Su estabilidad y facilidad de preparación la convierten en una herramienta esencial en la investigación biomédica.
Además, históricamente, el PBS ha sido utilizado desde los años 50 en el desarrollo de técnicas de inmunohistoquímica y citometría de flujo, donde el control del pH es crítico para preservar la integridad de las muestras. Hoy en día, se estima que más del 80% de los laboratorios de biología molecular y biomedicina lo emplean en alguna etapa de sus protocolos.
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La importancia de los amortiguadores en soluciones salinas
Una de las funciones más destacadas de soluciones como el PBS es su capacidad para mantener el pH estable, lo cual es fundamental en entornos biológicos. Los amortiguadores, como los fosfatos en el PBS, se oponen a cambios bruscos de pH al aceptar o donar protones según sea necesario. Esto permite que los experimentos se realicen en condiciones controladas, preservando la viabilidad de las células y proteínas.
En condiciones donde el pH fluctúa, los enzimas, proteínas y estructuras celulares pueden perder su función o incluso desnaturalizarse. Por ejemplo, en técnicas como la inmunofluorescencia, un pH incorrecto puede afectar la unión de anticuerpos marcados a su antígeno objetivo, dando resultados falsos. El PBS actúa como una solución universal que equilibra estos factores, garantizando que los procesos químicos y biológicos se desarrollen correctamente.
Además, el PBS puede adaptarse según las necesidades específicas de cada experimento. Por ejemplo, se puede preparar como PBS con calcio y magnesio (PBS-Ca/Mg) para mantener la actividad de ciertas enzimas, o como PBS sin calcio para evitar la precipitación de ciertos compuestos. Esta versatilidad ha hecho que sea un estándar en laboratorios de todo el mundo.
Diferencias entre PBS y otras soluciones salinas
Aunque el PBS es una solución salina muy utilizada, existen otras soluciones salinas con propósitos similares pero composiciones distintas. Una de las más comunes es el Tris Buffered Saline (TBS), que utiliza Tris como amortiguador en lugar de fosfatos. A diferencia del PBS, el TBS es más adecuado para experimentos donde el pH debe mantenerse en un rango más alcalino.
Otra alternativa es la solución de Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS), que contiene una mezcla de sales minerales y glucosa, ideal para mantener células en cultivo durante períodos prolongados. Mientras que el PBS se utiliza principalmente para lavados y preparaciones de muestras, el HBSS es más común en ensayos de viabilidad celular.
También está el Earle’s Balanced Salt Solution (EBSS), que incluye bicarbonato de sodio y requiere una atmósfera con CO₂ para mantener el pH correcto. Cada una de estas soluciones tiene su propio conjunto de ventajas y limitaciones, lo cual debe considerarse al elegir la más adecuada para cada protocolo experimental.
Ejemplos de uso del PBS en la práctica
El PBS se utiliza en una gran variedad de aplicaciones científicas. A continuación, se presentan algunos ejemplos concretos de cómo se emplea esta solución en el día a día de un laboratorio:
- Inmunohistoquímica: El PBS se usa para lavar las secciones de tejido después de aplicar anticuerpos primarios y secundarios, eliminando el exceso y evitando falsos positivos.
- Citometría de flujo: Las células se suspenden en PBS antes de ser analizadas, para mantener su viabilidad y facilitar su paso a través del citómetro.
- Elución de proteínas: En cromatografía de afinidad, el PBS se utiliza para eluir proteínas unidas a columnas, manteniendo su actividad funcional.
- Preparación de muestras para microscopía: El PBS actúa como medio de montaje para observar células bajo el microscopio, preservando su estructura.
- Transporte de muestras biológicas: El PBS se usa para transportar tejidos o células desde un lugar a otro, garantizando que permanezcan viables durante el trayecto.
Estos ejemplos ilustran la versatilidad del PBS y su importancia en la investigación científica moderna.
El concepto de solución amortiguadora en el PBS
Una de las claves del funcionamiento del PBS es su capacidad como solución amortiguadora. En química, una solución amortiguadora es una mezcla de un ácido débil y su base conjugada, o viceversa, que resiste los cambios de pH al agregar pequeñas cantidades de ácido o base. En el caso del PBS, los fosfatos actúan como amortiguadores, ya que pueden donar o aceptar protones según las necesidades del entorno.
El fosfato monosódico (H₂PO₄⁻) y el fosfato disódico (HPO₄²⁻) son los componentes clave del PBS. Cuando se añade un ácido, el HPO₄²⁻ acepta un protón para convertirse en H₂PO₄⁻, y viceversa. Esta capacidad permite mantener el pH alrededor de 7.4, que es el pH fisiológico humano.
Además, el cloruro de sodio en el PBS ayuda a simular el entorno salino del cuerpo, lo cual es esencial para mantener la osmolaridad de las células. Esta combinación de propiedades físicas y químicas hace del PBS una solución ideal para muchos procesos biológicos y experimentales.
Recopilación de usos del PBS en investigación biomédica
A continuación, se presenta una recopilación de los principales usos del PBS en el ámbito de la investigación biomédica:
- Lavado de células: Antes de realizar ensayos como el Western blot o la citometría de flujo, las células se lavan con PBS para eliminar residuos de medios de cultivo o soluciones anteriores.
- Preparación de muestras para microscopía: El PBS se usa como medio de montaje para observar células teñidas, preservando su estructura y evitando la deshidratación.
- Transporte de tejidos: En biopsias o trasplantes, el PBS se utiliza para mantener tejidos viables durante su transporte entre laboratorios.
- Dilución de reactivos: Muchos reactivos biológicos se diluyen en PBS para mantener su estabilidad y funcionalidad.
- Ensayos de adhesión celular: Se emplea para evaluar cómo las células interactúan con superficies modificadas o con matrices extracelulares.
- Inmunohistoquímica: Es esencial para lavar secciones de tejido después de aplicar anticuerpos y para diluir reactivos durante el proceso.
- Cultivo celular: Aunque no es un medio de cultivo completo, el PBS se usa para lavar células antes de cambiar el medio o realizar transfecciones.
Estos usos reflejan la versatilidad del PBS y su papel fundamental en la investigación científica.
PBS en comparación con otras soluciones
Aunque el PBS es una solución muy utilizada, existen otros tipos de soluciones salinas con aplicaciones específicas. Una comparación entre PBS y otras soluciones puede ayudar a comprender mejor su función y limitaciones. Por ejemplo, el TBS (Tris Buffered Saline) se utiliza en aplicaciones donde se requiere un pH más alcalino, mientras que el PBS tiene un pH fisiológico (7.4), lo que lo hace ideal para experimentos con células humanas.
Otra diferencia importante es que el PBS contiene fosfatos, mientras que el TBS utiliza Tris como amortiguador. Esto afecta su estabilidad y su uso en ciertos protocolos. Además, el PBS puede contener calcio y magnesio (PBS-Ca/Mg), lo cual es necesario para mantener la actividad de ciertas enzimas, como las fosfatasas.
Por otro lado, soluciones como el HBSS (Hank’s Balanced Salt Solution) incluyen más minerales y glucosa, lo que las hace más adecuadas para mantener células en cultivo durante largos períodos. En cambio, el PBS es más adecuado para lavados y preparaciones rápidas. Cada una de estas soluciones tiene su propio conjunto de ventajas y desventajas, y su elección depende del tipo de experimento y del pH requerido.
¿Para qué sirve el PBS?
El PBS tiene múltiples aplicaciones en el ámbito científico y médico. Su principal función es actuar como una solución amortiguadora que mantiene el pH constante en experimentos biológicos. Esto es crucial para preservar la integridad de las muestras y garantizar la fiabilidad de los resultados.
Además, el PBS se utiliza como medio de lavado para eliminar componentes no deseados de las muestras, como restos de sueros, anticuerpos no unidos o reactivos excedentes. También sirve como medio de transporte para células y tejidos, manteniendo su viabilidad durante su manipulación y almacenamiento.
En aplicaciones médicas, el PBS se emplea en la preparación de muestras para diagnósticos, como en la inmunofluorescencia para detectar antígenos específicos. Su uso en citometría de flujo permite analizar la expresión de marcadores celulares, lo cual es fundamental en el estudio de enfermedades como el cáncer.
Alternativas y variantes del PBS
Además del PBS estándar, existen varias variantes que se adaptan a necesidades específicas. Por ejemplo, el PBS con calcio y magnesio (PBS-Ca/Mg) se utiliza cuando se requiere la presencia de estos iones para mantener la actividad de ciertas enzimas o para promover la adhesión celular. Por el contrario, el PBS sin calcio ni magnesio se emplea en aplicaciones donde se quiere evitar la precipitación de sales o la formación de complejos no deseados.
También existe el PBS con Tween, una solución que incluye un surfactante para mejorar la solubilidad de ciertos reactivos. Esta variante es común en ensayos de ELISA, donde el Tween ayuda a reducir la adherencia no específica de los anticuerpos.
Otra variante es el PBS con BSA (Bovine Serum Albumin), utilizado para bloquear superficies y prevenir la unión no específica de proteínas. Estas modificaciones permiten que el PBS se adapte a un amplio espectro de aplicaciones, desde la inmunohistoquímica hasta la citometría de flujo.
Aplicaciones del PBS en la industria farmacéutica
Más allá del ámbito académico, el PBS también tiene aplicaciones en la industria farmacéutica. En el desarrollo de medicamentos, se utiliza como medio para lavar células antes de la extracción de proteínas o para preparar soluciones para la administración intravenosa. Su compatibilidad con el organismo humano lo hace ideal para estos usos.
En la fabricación de vacunas y terapias biológicas, el PBS se emplea como diluyente para mantener la estabilidad de las proteínas y anticuerpos. Además, se utiliza en la validación de equipos médicos, como en el caso de los sistemas de análisis de sangre, donde se emplea para limpiar y calibrar los instrumentos.
También se usa en la evaluación de la biocompatibilidad de dispositivos médicos, donde se someten a pruebas de toxicidad celular en presencia de PBS para simular condiciones fisiológicas. Estas aplicaciones refuerzan el papel del PBS como un componente esencial en la industria farmacéutica.
El significado químico del PBS
Desde un punto de vista químico, el PBS es una solución acuosa que contiene iones de fosfato y cloruro de sodio. Su fórmula general incluye fosfato monosódico (NaH₂PO₄) y fosfato disódico (Na₂HPO₄), junto con cloruro de sodio (NaCl), en proporciones que garantizan un pH constante. Esta combinación permite que el PBS actúe como un amortiguador eficiente, manteniendo el pH alrededor de 7.4, que es el pH fisiológico del cuerpo humano.
El cloruro de sodio en el PBS ayuda a mantener la osmolaridad de la solución, similar a la del plasma sanguíneo, lo cual es esencial para preservar la viabilidad de las células. Además, el contenido de fosfato en el PBS permite una mejor estabilidad de proteínas y enzimas, ya que los fosfatos son compatibles con la estructura de estas moléculas.
Otra característica importante del PBS es su bajo contenido de calcio y magnesio, a menos que se indique de forma específica. Esto es relevante en experimentos donde la presencia de estos iones puede interferir con ciertas reacciones o enzimas. En resumen, el PBS combina propiedades físico-químicas que lo hacen ideal para aplicaciones biológicas y químicas.
¿De dónde viene el término PBS?
El acrónimo PBS proviene del inglés Phosphate Buffered Saline, que se traduce como sal amortiguada con fosfatos. Este nombre refleja su composición básica: una solución salina (contiene cloruro de sodio) con fosfatos como agentes amortiguadores. Su uso se popularizó en los años 50, cuando se desarrollaron técnicas de inmunohistoquímica y citometría de flujo, donde el control del pH es fundamental.
Aunque el nombre es en inglés, el PBS se ha convertido en un estándar universal en laboratorios de todo el mundo. En español, se suele traducir como solución salina amortiguada con fosfatos, aunque su uso en la comunidad científica es predominantemente con el acrónimo original.
El origen del PBS se relaciona con el desarrollo de soluciones que simularan el entorno fisiológico de las células. Antes de su uso generalizado, se empleaban soluciones con otros amortiguadores, como el Tris o el borato, pero el PBS se impuso debido a su eficacia y estabilidad.
Sinónimos y otros nombres del PBS
Aunque el término más común es PBS, existen otros nombres o sinónimos que se usan en diferentes contextos. Algunos de ellos incluyen:
- Solución salina amortiguada con fosfatos (SSAF): Esta es una traducción directa del inglés al español, y se usa principalmente en publicaciones científicas en lengua hispana.
- PBS-Ca/Mg: Se refiere a la versión del PBS que incluye calcio y magnesio, esencial para mantener la actividad de ciertas enzimas.
- PBS sin calcio: También conocido como PBS sin Ca²⁺, se usa cuando se quiere evitar la precipitación de sales o la formación de complejos no deseados.
- PBS con BSA: Esta variante incluye albúmina sérica bovina para prevenir la adherencia no específica de proteínas.
- PBS con Tween: Se emplea para mejorar la solubilidad de reactivos y reducir la adherencia en superficies.
Cada una de estas variantes tiene aplicaciones específicas, y su elección depende del tipo de experimento o del tipo de muestra que se esté trabajando.
¿Es el PBS una solución universal?
Aunque el PBS no es una solución universal en el sentido estricto, su versatilidad lo hace aplicable en una gran cantidad de contextos. Su capacidad para mantener el pH constante, simular el entorno fisiológico y ser fácilmente modificable lo convierte en una opción muy utilizada en laboratorios de biología molecular, citometría de flujo, inmunohistoquímica y más.
Sin embargo, no es adecuado para todos los tipos de experimentos. Por ejemplo, en aplicaciones donde se requiere un pH más alcalino, se prefiere el TBS, y en cultivos celulares prolongados, se elige el HBSS. Además, en ensayos donde la presencia de calcio o magnesio puede interferir, se utiliza una versión modificada del PBS.
A pesar de estas limitaciones, el PBS sigue siendo una herramienta fundamental en la investigación científica, y su uso continuo refleja su eficacia y confiabilidad en un amplio espectro de aplicaciones.
Cómo preparar una solución de PBS y ejemplos de uso
Preparar una solución de PBS es un proceso sencillo que requiere precisión y cuidado. A continuación, se presentan los pasos para preparar una solución de PBS estándar:
Ingredientes (para 1 litro de PBS 1X):
- 8 g de NaCl (cloruro de sodio)
- 0.2 g de KCl (cloruro de potasio)
- 1.44 g de Na₂HPO₄·7H₂O (fosfato disódico heptahidratado)
- 0.24 g de KH₂PO₄ (fosfato monopotásico)
Pasos:
- Disolver los componentes: Mezcla todos los ingredientes en agua destilada, calentando suavemente si es necesario.
- Ajustar el pH: Usa un pHmetro para verificar que el pH esté entre 7.2 y 7.4. Si es necesario, ajusta con HCl o NaOH.
- Aforar: Llena la solución hasta 1 litro con agua destilada.
- Filtrar y esterilizar: Para aplicaciones que requieren esterilidad, filtra la solución con un filtro de 0.22 micras.
- Almacenar: Guarda la solución en un recipiente estéril y conserva en refrigeración si se va a usar en un plazo prolongado.
Ejemplo de uso:
En una técnica de inmunofluorescencia, el PBS se utiliza para lavar las secciones de tejido después de aplicar los anticuerpos. Esto elimina los anticuerpos no unidos y reduce el fondo de fluorescencia, mejorando la claridad del resultado.
PBS en la investigación de tejidos y células
El PBS también juega un papel crucial en la investigación de tejidos y células. En estudios de adhesión celular, se utiliza para preparar las placas de cultivo antes de la siembra de células. Esto asegura que la superficie esté libre de contaminantes y que el entorno osmótico sea adecuado para la viabilidad celular.
En estudios de migración celular, el PBS se usa para lavar las cámaras de Boyden después de la incubación, eliminando células no migradas y permitiendo un conteo más preciso. Además, en la preparación de suspensiones celulares para ensayos de viabilidad, como el MTT o el Trypan Blue, el PBS actúa como diluyente y medio para mezclar las células.
En aplicaciones más avanzadas, como la espectroscopía Raman o la microscopía de fluorescencia, el PBS se usa como medio para mantener las células vivas durante la observación. Su estabilidad y compatibilidad con los equipos de imagen lo convierten en una opción ideal para estas técnicas.
PBS en la educación científica
El PBS no solo es una herramienta esencial en la investigación, sino también en la enseñanza. En laboratorios educativos, se utiliza para enseñar conceptos fundamentales como el pH, la osmolaridad y el funcionamiento de las soluciones amortiguadoras. Los estudiantes aprenden a preparar PBS como parte de prácticas experimentales, lo cual les permite comprender su relevancia en la ciencia.
Además, el uso del PBS en demostraciones prácticas ayuda a los estudiantes a visualizar cómo las soluciones salinas pueden afectar la viabilidad celular. Por ejemplo, al observar bajo el microscopio células en PBS versus en agua destilada, se puede ver cómo la osmolaridad afecta la morfología celular.
También se utiliza en proyectos escolares y universitarios, donde los estudiantes diseñan sus propios experimentos utilizando PBS como medio de transporte o lavado. Esta aplicación educativa refuerza el aprendizaje práctico y fomenta el interés en las ciencias biológicas.
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