Eine methode zur Messung der Oberflächenspannung Biologischer Flüssigkeiten Gegen ein Protoplasma-ähnliches medium

EINE METHODE ZUR MESSUNG DER OBERFLACHENSPANNUNG BIOLOGISCHER FL(.JSSIGKEITEN GEGEN EIN PROTOPLASMA-

AHNLICHES MEDIUM

Von JAROSLAV KI~iZENECKY und 0LGA DUBSK_~ (Aus dem Laboratorium fiir Zoologie und Tierstoffkunde an der Tschechischen

technischen Hochschule in Briinn)

Mit 23 Textfiguren

Eingegangen am 2. April 1927

Alle Methoden zur Messung der Oberfli~chenspannung von Fliissig- keiten, welche bisher bei der Untersuchung b i o l o g i s c h e r Fltissigkeiten in der Physiologie Anwendung fanden, messen die Spannung im System: Fltissigkeit +--* Luft. Im tierischen K(irper kommt aber ein derartiges System - - wenn man yon speziellen F~llen, wie z. B. in der Lunge oder in den fiul3eren SchleimhSuten absieht - - nicht vor. Hier finder man immer nur das System Fltissigkeit ~---~ Protoplasma, oder es handelt sich um die Oberfl~chenspannung an Zell- bezw. Protoplasma- grenzschichten.

Es mul~ also berechtigterweise Bedenken erwecken, ob man die im System Fltissigkeit +--* Luf t bestimmten Wer te ftir die Erforschung tier im 0 r g a n i s m u s sich abspielenden Wirkung der Oberfliichenspannung der betreffenden Flilssigkeit ohne weiteres - - wie es eben heute ge- s c h i e h t - anwenden kann, besonders wean es sich dabei um a b s o l u t e Wer te der Oberfl~chenspannung handelt.

Es l~[~t sich zwar vermuten, da~ die for das System Fliissig- keit ~---* Luf t bestimmte Oberfl~ichenspannung in einem bestimmten Verhi~ltnis zur Oberfl~chenspannung stehen wird, die im System Fltissig- keit +--+ Protoplasma zur Geltung kommt. Auch scheint es yon vorn- herein nicht ausgeschlossen, da~ dieses Verh~tltnis unabh~ngig yon Art und Konzentrat ion der Fltissigkeit sein kiinnte. Doch liegt bisher diesbeziiglich keine Untersuchung vor, welche diese Verh~ltnisse auch nur

Eine Methode zur Messung der Oberflachenspannung biologjseher Fliissigkeiten usw. 461

einigermaflen aufkl~ren k~innte. Es ergibt sich daher die Notwendigkeit, die Bestimmung der Oberfl~tchenspannung biologischer Fltissigkeiten auch gegeniiber dem tierischen Protoplasma selbst oder doch wenigstens einem diesem ~hnlichen Medium zu versuchen.

Den unmittelbaren Anla[~ zur Ausffihrung dieser Arbeit gaben dem ersten yon uns seine Versuche fiber eine wachstumssteigernde Wirkung im Wasser gelSster N~ihr- substanzen bei Wassertieren (Kaulquappen). In diesen Versuchen handelte es sich um Pepton, Saccharose, Glukose, Glyzerin u. a. - - also um Stoffe, welche auf die Ober- fiiichenspannung des Wassers erniedrigend wirken. In der letzten Zeit wurden nun einige Feststellungen gemacht, aus welchen hervorgeht, dal~ in Ubereinstimmung mit B a u e r s (1920) Auffassung der Dynamik der Zellteilung eine Erniedrigung der Ober- fliichenspannung des Milieu auf die Zellteilung bezw. auf das Waehstum stimulierend wirkt. Es sind dies die Versuche yon B a u e r selbst fiber die fi~rdernde Wirkung der Erniedrigung der Oberfl~chenspannung auf die Furchung der Ascaris-Eier, die Versuche yon E. V e j n a r o v s fiber Beschleunigung der Regeneration bei Tritouen durch Erniedri- gung der Oberfl~ichenspannung des Wassers und welter die Versuche yon B a u e r und L a s n i t z k y , yon L e d e r e r , yon K a g a n , welche Zusammenh~nge zwischen der 0ber- fl~ichenspannuug des Serums, des Blutplasmas bezw. der Prel~s~fte einzelner 0rgane und der Entstehung und Entwicklung maligner Tumoren spez. des Carzinoms gezeigt haben. Aus diesen Tatsachen erhob sich die Frage, ob die beobachtete Wachstumssteigerung nicht dadurch verursacht wird, dal3 die im Wasser gelSsten N~hrsubstanzen die Ober- fl~ichenspannung des Wassers erniedrigten und nicht einfach durch additive Ausnfitzung der gelSsten Substanzenl).

Bei den Vorversuchen zu dieser Frage (siehe hierzu unsere Arbeit K [ i ~ e n e c k ~ u n d D u b s k s 1927, wo auch die Arbeiten der eben zitierten Autoren n~her angefiihrt sind) erhob sich nun das Bedenken, ob oder bis zu welchem Grade die gegen Luft bestimmte Erniedrigung der Oberfl~ichenspannung des Wassers auch gegeniiber dem KSrper der Kaulquappen sich funktionell manifestiert. Es ergab sich die Aufgabe, die Erniedri- gung der Oberfl~chenspannung der erw:~ihnten LSsungen auch gegenfiber der KSrper- substanz der Kaulquappen selbst zu fiberprfifen. Bei L(isung dieser Aufgabe stellte sich dann die allgemeine Bedeutung dieser Frage heraus und so sind wir zur Ausarbeitung der im folgenden beschriebenen Methode gefiihrt worden.

Streng genommen war es also die Aufgabe, eine Methode auszuarbeiten, welche die Bestimmung d.er Oberfliichenspannung irgendwelcher biologischen Flfissigkeit direkt gegeniiber dem Protoplasma ermiiglichen sollte. In diesem strengen Sinne war es abet nieht mSglich, die Aufgabe zu 15sen. Es schien nur der Weg gangbar, bei dem das Protoplasma durch eine in bestimmter Hinsicht ibm ithnliche Substanz ersetzt wurde. Dabei handelte es sich haupts~chlich um eine Substanz, welehe in ihrer Viskosit~t dem Protoplasma ~ihnlich ware. Dadurch aber sehwand die Miiglichkeit, die Oberfl~tchenspannung direkt in bezug auf das spezielle Protoplasma, um welches es sich gerade handelt, zu bestimmen; dagegen war es miiglich, eine Methode auszuarbeiten, in der generell das Protoplasma durch eine ibm ~hnliehe Substanz standardm~il~ig ersetzt wird.

1) DaI~ die Kaulquappenhaut fiir Glukose permeabel ist, hat Hykeg (1923) gezeigt. Unliingst hat dasselbe fiir die Fisehhaut aueh G. C h o m k o v i ~ (1926) fiir Saccharose und Pepton konstatiert.

462 Ki~i~eneek~ und D u b s k ~

Es mutate eine solche Substanz gewitblt werden, die man leicht im Handel in einer konstanten Zusararaensetzung erhiilt. Aul~erdera war es aber erforderlich, dal~ die Substanz ira Wasser unlSslich ist, auch raul~te sie bei gewShnlicher Teraperatur (16 bis 20 o C) flfissig sein. Diesen drei Forderungen entsprach am besten das ira Handel all- geraein erh~iltliche r a f f i n i e r t e Paraff inS1."

Die Methode der Messung selbst bauten wir dann auf der bekannten, heute fiber- all benutzten Methode yon B r i n k r a a n und v a n Dam (1921) auf. Bei dieser Methode bestirarat man die 0berflitcl~enspannung durch die zura Abreil~en eines Platinringes yon der Oberfl~che der Fliissigkeit erforderliche Kraft. Das Abreil~en wird raittels Torsions- wage ausgefiihrt, auf der man die Kraft statisch in Milligrararaen direkt abliest. Die abgelesene Milligraramzahl wird dureh einen Koeffizient dividiert, den raan ffir den benutzten Ring erapirisch bei einer Flfissigkeit yon bekannter 0berfliichenspannung bestirarat. Die OberfP, iehenspannung wird dann in d y n e n erraittelt.

Die Ersetzung der Luft durch eine protoplasraa~thnliche Substanz war bei dieser Methode auf die Weise leicht raSglich, dal~ man die gepriifte Flfissigkeit rait ParaffinS1 fiberschfittet und den Ring dana nicht in der Luft resp. gegenfiber Luft, sondern ira Paraffiniil resp. gegeniiber ParaffinS1 abreil~t.

Das bei unserer Methode verwendete ParaffinS1 ist das ira Handel geliiufige farb- lose, raftinierte Paraffinifl. Urn das 01 weitratiglichst yon allen ira Wasser l~isbaren Substanzen zu reinigen, haben w i r e s iramer zuerst zehnraal nacheinander mit dreifacher Meage hei~en (60--70 o C) Wassers durchgesehiittelt und nachher noch dreiraal mit gleichfalls dreifacher Menge destillierten Wassers. Das ira 01 zuriiekgebliebene Wasser wurde dann bei 100 ~ C dureh Auskochen entfernt und das Paraffin(il nachher 4--5 Stunden bei 130--135 o C an der Luft getrocknet. Es wurde iraraer ein griil~eres 01quantura auf diese Weise zubereitet und in Flaschen rait eingeschliffenen Glasstiipseln aufbewahrt, so dal~ iraraer ffir eine Serie der Untersuchungen ParaffinS1 yon garantiert derselben Qualitiit vorbereitet war.

Das auf diese Weise zubereitete 01, das wir in unseren bisherigen Messungen be- niitzten, hatte: spezif. Gewicht (in vier Proben) bei 15~ C: 0,840, 0,843, 0,843, 0,844, durchschnittlieh 0,842 (5); Viskositiit naeh E n g l e r bei 20 o C: 3,90 ~ 3,72 ~ 3,56 ~ 3,70 e, durchschnittlieh 3,720 1).

Von diesen Werten ist besonders die Viskositiit zu beriieksichtigen. Entspricht das Paraffintil in dieser Eigenscbaft dera Protoplasraa? Nach den neuesten Messungen der absoluten Viskosit~it des tierischen Protoplasraas ( H e i l b r u n n 1926) ist diese bei den Arbacia-Eiern ca. 2,0; bei Cunningia-Eiern ca. 1,0. Fiir diese W.erte entspricht die Viskositiit des ParaffinSls vollkoraraen. Allerdings variiert die Viskositiit des Proto- plasmas stark. Fiir das Paramaecium-Protoplasraa stellte D o r o t h y F e t t e r (1926) (fair derselben Methode, rait welcher H e i l b r u n n arbeitete) den Wert 8726 fest. Ffir andere Arten des tierischen Protoplasraas besitzen wir keine genauen Messungen. Sollten sieh aber auch bei anderen Protoplasraaarten iihnlich hohe Viskositiitswerte zeigen wie bei Paramaecium, dann raiil~te man die Hoffnung aufgeben, eine allgemein anwendbare Substanz ausfindig raaehen zu kSnnen, dutch welehe es bei unserer Methode raiiglich wiire, das Protoplasraa zu ersetzen. W i r sehen~ da~ das ParaffinS1 an der niedrigsten

1) Fiir die liebenswiirdige Bestiraraung dieser Werte bei einer Reihe yon Proben sind wir Herrn Prof. Dr. Ing. V i t ~ z s l a v Vesel~ yon der hiesigen Technischen Hoeh- schule zu Dank verpflichtet.

Eine Methode zur Messung der 0berfliichenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 463

Grenze der Viskosit~tswerte des tierischen Protoplasmas steht und es so w e n i g s t e n s f i i r d iese M i n i m u m s w e r t e ersetzen kann. Im iibrigen ist es miiglich, die Viskosit~it des ParaffinSls zu erh~ihen~ worauf wir noch spiiter zu sprechen kommem

Ftir die zu messende Fltissigkeit bentitzen wir Glas- gefi~i~e yon ca. 3,5--4,0 cm Durchmesser und ca. 6,0 cm HShe, welche an einem Stativ mittels einer groben und einer feinen Schiebvorrichtung in vertikaler Richtung be- wegbar sind. Die Fltissigkeit wird in das Gefgl~ bis zur HShe yon ca. 5 cm gegeben. Wir brauchen fiir eine Messung also ca. 2800 mm 3, d, h. ca. 3 ccm Fliissigkeit.

ParaffinS1

Fliissigkeit Fig. 2. Schematische Darstellung der Plazierung des Ringes in der Grenz- schicht zwischen Fliissigkeit und ParaffinSl. Die untere Fl~che des Ringes ist mit der Fliissigkeit im Kontakt, die obere Fliiche im Kontakt

mit dem ParaffinS1.

Fig. 1. Der Platin- ring aufgeh~ngt

auf dem zwei- teiligen Platin- drahtanhitngsel

Der Platinring wird auf einen m(iglichst dtinnen Platin- draht aufgeh~ngt. Es empfiehlt sich dabei, diesen Draht nicht direkt an den Arm der Wage einzuhgngen, sondern dazwischen eine kurze Schlinge anzubringen (Fig. 1), welche zum Angreifen beim Herunternehmen des Drahtes mit dem

zwecks und ~thnlichem dient. Dadurch Ring Ausglt~hen wird ein bequemes Hantieren erreicht.

Die T e c h n i k der M e s s u n g selbst, die wir nach lgngerem Experimentieren als die beste gefunden haben, ist - - nach Aufstellung und richtiger Einstellung der Wage - - die folgende:

464 K~i~eneck~ und Dubsks

1. Der Ring an dem Platindraht wird (nach Reinigung in der Flamme) auf den Arm der Wage aufgehi~ngt und der Zeiger der Wage auf den Nullpunkt eingestellt.

2. Arretierung der Wage. 3. Das Gef~tfi mit der Flfissigkeit (ohne 01) wird zuerst mittels der

groben Schiebvorrichtung in die N~he des Ringes gehoben und dann mittels der feinen Schiebvorrichtung mit der unteren RingflSche in Kontakt gebracht.

4. L~ngs der Wand des Gef~13es wird langsam das 01 fiber die Fltissigkeit bis in die H6he yon ca. 3--4 cm aufgegossen.

5. Die Arretierung wird freigemacht. 6. Durch die Manipulation sub 3 und 4 wird der Ring etwas ,,herunter-

gezogen" und die Wage (aus dem Gleichgewicht) unter den Nullpunkt gebracht. Durch die feine Schiebvorrichtung des Stativs wird das Gef~l~ etwas gehoben, bis der Zeiger der Wage wieder den Nullpunkt erreicht.

7. Dutch die Bewegung des Hebels wird nun der Ring abgerissen. Die dazu n(itige Milligrammzahl wird notiert (A1).

8. Dutch die Zufflckbewegung des Hebels wird der Ring wieder mit der Flfissigkeit in Kontakt bezw. in die Grenzschichte Fliissigkeit- (~l gebracht und nachher das Abreil~en yon neuem ausgefiihrt und die gewonnene Milligrammzahl wieder notiert (A~).

9. Die Manipulationen sub 7 und 8 werden im ganzen zehnmal ausgefiihrt, um zehn Milligrammwerte zu gewinnen (A1 . . . . A~o).

10. Nach dem zehnten Abreil~en des Ringes wird das Gefi~l~- ohne den Ring mit der Flfissigkeit in Kontakt gebracht zu h a b e n - um ca. 5 mm heruntergelassen.

11. Der Ring wird samt dem an ihn adh~trierenden Fltissigkeits- tropfen in der 01schichte gewogen; das Gewicht wird notiert (B).

19. Aus den nach Punkt 7, 8 und 9 gewonnenen A1 bis Alo Werten wird der Durchschnittswert A berechnet.

13. Durch die Subtraktion A--B bekommen wir die Milligramm- zahl, welche zum Abreil~en des Ringes yon der Flfissigkeitsoberfl~che n6tig ist, also einen Wert, der direkt im Verh~ltnis mit der Gr61~e der Oberfl~tchenspannung steht und aus welchem es m6glich w~re, mittels eines Koeffizienten die Oberfl~chenspannung zu berechnen

Z u dieser Beschreibung der Manipulation bei der Methode sind folgende n~there Erliiuterungen niitig :

Ad 2~ Die Arretierung der Wage ist nicht prinzipiell n~tig, ist aber als praktisch sehr

empfehlenswert, da sie uns vor dem Sinken des Ringes unter die 0berfi~iche schiitzt, zu dem es leicht~ besonders bei Fliissigkeiten yon einer hohen 0berfi~ichenspannung, bei den sub. 3 uud 4 angefiihrten Manipulationen kommt.

Eine Methode zur Messung der Oberfl~chenspannung biologischer Flfissigkeiten usw. 465

Ad ~: Es ist darauf zu aehten, da~ der Ring genau in der Mitte des Gef~l]es plaziert

wird. Exzentrische Plazierung hat Komplikationen dureh Versehiebung des Ringes zu dem n~chstliegenden Gefa~wandteile beim Abrei~en zur Folge, besonders wenn man engere C~ef~e verwendet.

Ad 4:: a) Das Aufgie~en des 0is mu~ unbedingt vorsichtig und langsam erfolgen. Es

handelt sich darum, dal~ die untere Fl~ehe des Ringes in Kontakt mit der Fliissigkeit

Fig. 3. Komplette Vorrichtung zur permanenten Benlitzung der Methode: Die Torsions- wage befindet sich mit dem Sehiebgestell fiir die Messungsgl~ser in einem Glaskasteu, in welehem in der n~tehsten Umgebung der Torsionswage die Lufttemperatur mittels eines aufgeh~ngten Thermometers kontrolliert wird. Auf dem Kasten befindet sich eine Flasche, welche das gereinigte ParaffinS1 enthRlt, welches mittels eines Kautschukschlauches dem Messungsglase zugefiihrt wird; mittels eines eingetauehten Thermometers wird die

Temperatur des 01es in der unteren Sehichte kontrolliert. Protoplasma. II 30

466 K~'i~eneck~; und Dubsk~

kommt und sich mit dieser bedeckt, die obere Fliiehe abet dagegen nur fiir Kontakt und Bedeckung mit dem ~le reserviert bleibt. Nur auf diese Weise ist es mSglich, da~ der Ring mit der Grenzsehichte 01-Fl~issigkeit zusammenfliefit, wie es n~tig ist (siehe Fig. 2). Bei einem zu sehnellen, iiberstiirzten AufgieBen des 01es kann die iu Bewegung gesetzte OberflKche der Fliissigkeit auch die obere Fl~che des Ringes iiberfluten.

Fig. 4. Die aus der Fliissigkeit innerhalb des Ringes sich bildende Linse, welche vor jedem weiteren Abrei~en zum ZusammenflieBen mit der Fliissigkeit zuriickgebracht werden mu~.

Ein vorsichtiges Aufgie~en des 01s ist mit der Pipette leieht auszufiihren. Bei Ausfiihrung yon ~essungen in einem gr~l~eren Ma~stabe kann man das Aufgie~en aus einer etwas hSher gestellten gr~l~eren Flasche mittels Gummischlauch vornehmen.

Die Fig. 3 stellt unsere Yorrichtung dar. Die Temperatur des (}is wird st~ndig kontrolliert. Es ist n~tig~ beim &bschlu~ der Messungen das 01 aus dem Gummi- schlauch zu entfernen und seinen Abflu~ aus der l~lasehe mlt einem Glashahn abzu- sehlie~en; vor Anfang neuer Messungen ist es dann n~tig~ den Gummischlauch mit dem 01 gut durchzuspiilen.

Eine Methode zur Messung der Oberfl~iehenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 467

b) Eine ganz genaue Einhaltung der H~he des aufgegossenen (~les ist nieht unbedingt n~tig. Eine Genauigkeit yon 5 ram, welche mit blo~em Auge leicht einzuhalten ist, geniigt vollkommen. Es ist erforderlieh, dab der Ring aueh im Augenblieke des Abreil~ens, also in seiner h~ehsten Lage, saint der Sehlinge des Platindrahtes noeh unter der Oberfliiche bleibt. Wenn dieser Bedingung entsproehen wird, spielt die kleinere

Fig. 5. Die Fliissigkeitslinse ist mit der Fliissigkeit wieder zusammengeflossen und die weitere Abrei~ung des Ringes kann erfolgen.

oder gr~l~ere H~he der weiteren 01schichte keine besondere Rolle. 8ie kommt dadurch zur Wirkung, da{~ mit der grS~eren HShe der 01schlchte die fiir das Abrei~en n~tige Kraft durch bedeuteude Verringerung des Gewiehtes des tiefer ins 01 eingetauchten Drahtes abnimmt. Diese Abaahme kommt aber auch beim Wiegen des Ringes im 01e wieder (siehe sub 11) zum Ausdrueke und der Fehler wird auf diese Weise eliminiert. Im iibrigen sind diese Differenzen sehr klein (siehe welter in Anmerkung ad 11).

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468 K ~ i ~ e n e c k ~ und D u b s k s

Ad 7: a) Die Bewegung des Hebels und das Abreil~en des Ringes mul~ langsam aus-

gefiihrt werden, langsamer als bei der urspriinglichen B r i n k m a n - v a n D a m ' s c h e n Methode in der Luft. Das 01 setzt hier durch seine Viskositiit einen Widerstand und hemmt bei der Bewegung des Hebels die Ubertragung der tatsiichlichen Torsionskraft als Zugkraft auf die Oberfl~che. Bewegt man also mit dem Hebel zu schnell, d. h. schneller als die Viskosit~it iiberwunden werden kann, so bekommt man zu hohe Werte. Am besten ist es, sich einzuiiben, in 5- -7 Minuten die nStigen zehn Abreil~ungen auszufiihren. Diese Zeit standartm~i{~ig einzuhalten, ist auch aus anderen Griinden not- wendig, woriiber noch im weiteren niiher die Rede sein wird.

b) Beim AbreitSen des Ringes wird ein Tropfen der Fliissigkeit, welcher innerhalb des Ringes linsenfSrmig liegt, mit abgerissen (slehe Fig. 4). Dieser Tropfen mug st~ndig mit dem Ringe in Verbindung bleiben. Manehmal - - wenn auch sehr selten - - kann er sich yon dem Ringe abtrennen. In solchen F:,illen mul~ die ganze Messung vom Anfang an wiederholt werden.

Ad 8:

Beim Znriiekbringen des Ringes in die (~renzschieht Fliissigkeit *---~ 01 mul~ der eben erw~hnte Fliissigkeitstropfen mit der anderen Fliissigkeit zusammenfliel~en, sonst ist die friihere Grenzschichte nicht wiederhergestellt. Darauf ist streng zu achten. Dieses Zusammenfliel~en ist aber auch leicht zu beobachten und durch das AuflSsen der ,,Linse", welche dureh die starke Liehtbrechung auf der Grenzsehichte gut sichtbar ist, zu kon- trollieren (Fig. 4 und 5).

Ad 10 und 11:

a) Das Herunterlassen des Gef~l~es um ca. 5 mm geniigt vollkommen, um den Ring noeh im 01e ohne Kontakt mit der Grenzschichte abwKgen zu kSnnen und ihn dabei noch in derselben Tiefe in dem ~1 untergetaueht zu lassen, in welcher er sich im Momente des Abreigens befindet. Ein Fehler wird dabei aber doch begangen~ da die HShe, in die die Czrrenzsehichte resp. die OberflKehe der Fliissigkeit beim Abreigen durch den Ring heraufgezogen wird, nie 5 mm erreieht und bei verschiedenen Fliissigkeiten (je naeh ihrer Oberfliiehenspannung) versehieden ist. Im allgemeinen wird das Gewieht des Ringes immer bei einer geringeren Tiefe im 01e gemessen, als bei welcher er abgerissen wird. Der dabei gemaehte Fehler ist jedoch sehr klein; er bedeutet immer eine ErhShung des gefundenen Gewiehtes des Ringes beim WKgen gegeniiber dem Zustande beim Abreil~en; denn ein geringeres Untertauchen bedeutet immer eine Ver- minderung der tragenden Kraft. Diese wird dureh die durch den Platindraht ver- driingte ]~[enge des 01es bestimmt. Sie h~ngt also yon der St~irke des Drahtes ab. Deshalb soll man einen mSglichst diinnen Platindraht beniitzen. Fiir unsere Vor- riehtung, in der wir einen Draht yon 0,30 mm StKrke benutzten, haben wir feststellen kSnnen, dal~ ein tieferes oder weniger tiefes Untertauchen des Ringes einen Fehler yon durehschnittlich :t= 0,0718 mg fiir ein Millimeter der Differenz betrug. In einem Versuehe fanden wir n~imlieh, dag bei 17,0 mm Differenz zwischen dem grSl~ten und dem kleinsten Wert die Differenz im Gewicht 1,1 nag ausmachte. In einem anderen Versuehe betrug sie bei einer Differenz yon 6,5 mm 0,5 rag, in einem dritten Versuehe wieder bei einer Differenz yon 59,5 mm 4,5 rag. Im ersten Falle kommt also auf 1 mm der Unterschied yon =1= 0~0647 raft, im zweiten Falle ein Untersehied yon =1= 0,0769 mg

Eine Methode zur Messung der Oberfl~iehenspannung biologiseher Fliissigkeiten usw. 469

und im dritten von • 0,0739 nag, durchsehnittlich also • 0,0718 mg fiir 1 ram. Auch das vierfache dieses Fehlers (0,32 rag) liegt noch unter der Grenze der Genauigkeit, mit welcher man iiberhaupt auf der Torsionswage ablesen kann; mehr als 4 mm maeht die Differenz, um welches es sich hier handelt, hie aus; das Einhalten der Herablassung des Gefii~es beim Abw~igen des Ringes kann aber bei einiger l~bung mit viel grSl~erer Ge- nauigkeit als auf 5 mm eingehalten werden.

b) Es k(innte vielleicht fraglieh erscheinen, ob es richtig ist, die Abreil~ungen kontinuierlieh auszufiihren und vom D u r c h sch n i t t s w e r t der gefundenen ,Abrei~ungs- kraft" das nur einmal ermittelte Gewicht der Fliissigkeitslinse in Abzug zu bringen; es kann eingewendet werden, dal~ die GrSi3e der Fliissigkeitslinse uicht konstant bleibt. Wir haben diesen Umstand untersucht und festgestellt, daI~ das Gewieht der Linse zwar bei einzelnen Abreii~ungen etwas schwankt, dal~ aber diese Ver~inderungen sehr klein sind" sie sehwanken rund um 0,5 mg und erreichen maximal den Wert von 1,0 rag, also eine Griii~e, welehe innerhalb der technisehen Fehlergrenzen der Messung mit der Torsions- wage liegt. Dies haben wit iibereinstimmend bei fast allen Fliissigkeiten festgestellt, mit welehen wir gearbeitet haben.

Ad 18: In der B r i n k m a n n - v a n Damschen Methode wird die Oberfl~iehenspannung auf

die Weise in Dynen pro cm ~ berechnet, daI~ man yon der Torsion, welehe zum AbreiBen des Ringes niitig ist (K in nag), das Oewicht des Ringes mit der auf ihm adh~irierenden Fliissigkeit (G) abzieht (K - - G) und die gewonnene Zahl, welche die reine zum Abziehen niitige Torsionskraft in rag dargestellt, durch einen Koeffizienten (L) dividiert. Dieser Koeffizient mul3 framer fiir jeden Ring speziell bestimmt werden, und zwar auf die Weise, daI~ man Fliissigkeiten yon bekannter Oberfliiehenspannung (~) mi~t. Es gilt dann:

1 K - - G [K--(~]. ~ ~ ~, resp. L - - a

Diese Berechnung ist bei unserer Methode nicht miiglieh, da es an Bestimmungen der Oberfliichenspauuung irgendweleher Fliissigkeiten im System mit ParaffinS1 fehlt, so dal~ vorl~iufig der Koeffizient L nicht ermittelt werden kann. Der einzige Ausdruek, den man mit unserer Methode fiir die Oberfliichenspannung bekommen kann, ist die Zahl der Milligramine fiir die zum Abreii~en nStige Torsionskraft. Wir bekommen also nicht den Wert % sondern a . L.

Dieser Nachteil ist aber yon keiner gro~eu Bedeutung. Bei der biologisehen Be- stimmung der Oberfl~iehenspannuug haudelt es sich framer, wie so oft in der Biologic, nicht so sehr um absolute Werte, als um relative. Diese relativen Verh~iltnisse kanu man aber auch aus dem in mg ausgedriickten Werte a �9 L leicht bereehnen, indem man den Wert einer ausgew~ihlten Fliissigkeit gleich 100,00 setzt und die anderen dement- spreehend berechnet. Die gesuchte Erh6hung oder Verminderung der Oberfl~ichenspannung komInt dann dabei deutlieh zum Ausdrucke.

Wenn abet einmal seitens der Physiker die Oberfl~ichenspannung wenigstens yon einigen Fliissigkeiten im System mit Paraffin(il bestimmt sein wird, wird es auch mSg- lich sein, den Koeffizient L zu bestimmen.

Mittels dieser Methode haben wir nun, um ihre Anwendbarkeit zu priifen, v e r - g l e i c h e n d e M e s s u n g e n an einer Reihe yon Fliissigkeiten ausgefiihrt. Dabei wurde framer jede Fliissigkeit auch im System mit Luft gemessen und beide Werte wurden ver-

4 7 0 K f i ~ e n e c k ~ und D u b s k s

glichen. Da es - - wie eben gesagt - - bei unserer Methode nicht mSglich ist, den W e f t der Oberfl~ichenspannung absolut in dynea zu berechnen und wir hier bei dem Werte in Milligramm bleiben miissen, welehen wir eventuell gegeniiber dem Werte der Oberfl~chenspannung einer gewiihlten StandardlSsung prozentuell berechnen k~nnen, blieben wir aueh bei Bestimmung der 0berfl~ehenspannung im System mit Luft, die mit Hilfe ein und desselben Ringes ausgefiihrt wurde, bei den Milligrammwerten.

Bevor wir zu den Resultaten dieser vergleichenden Messungen iibergehen, ist es aStig, zuerst aoch zwe i a l l g e m e i n e E r s c h e i n u n g e n zu erwiihnen, yon welchen die eine Bedeutung fiir die Technik der Methode hat.

Die erste (~esetzm~i~igkeit, welche konstatiert werden konnte, war, da~ die im System mit Paraffiu~l gemessene Oberfl~ichenspannuug einer Fliissigkeit k l e i n e r ist als die im System mit Luft gemessene. Die Verminderung war nieht immer gleich und bewegte sieh zwischen 53--83~ . Wit werden auf die Verminderung noeh spiiter zu- rtickkommen bei Bespreehung der Resultate tier vergleiehenden Messungen und uns be: soaders mit den Ursaehen tier Unterschiede in der Grille tier Verminderung beseh~iftigen. Hier erwlihnen wir diese u nut als eine allgemeine, grunds~tzliche Er- seheinung.

Die zweite Erscheinung war: wenn wir nach Ausfiihrung der ersten zehn Ab- rei~ungen (siehe oben die Punkte 7 und 8) die Messung nicht unterbrochen haben, sondern noch weiter fortfuhren den Ring abzurei~en, konnten wir konstatieren, da~ eine immer kleinere Torsionskraft zum AbreJ~en nStig ist, d. h. dal~ sich die Oberfl~chenspannung an der Grenzschichte Fliissigkeit--Paraffin~l progressiv vermindert.

Beim gew~hnlichen Wasser aus der hiesigen Wasserleitung bekamen wir z. B. in einem Falle folgende Werte:

In der Zeit . . . . . 11t5--11 ~~ 1186--11 ~~ 121~ 13~~ ~6 Wert A . . . . . . 366,90 366~55 362,75 359,05 Wert A - - B . . . . . 63,90 63,55 59,75 56,05

(wobei B ~ 303,0 rag)

In der Zeit . . . . . 15s~ 16+~ 175~ 18+5--186~ Wert A . . . . . . 356,65 356,00 355,60 855,05 Wert A - - B . . . . . 53,65 53,00 52,60 52,05

(wobei B -~ 303,0 rag)

Innerhalb ca. 8 Stunden kam es also zu einem Sinken um 11,85 rag, d. h. yon 18,07 ~

In einem anderen Falle erhielten wir folgende Zahlen:

In der Zeit . . . . . 1 0 s ~ s6

Wert A . . . . . . 365,51 Wert A - - B . . . . . 61,51

(wobei B -~ 304,0 rag)

In der Zeit . . . . . . 145~ Wert A . . . . . . 356,84 Weft A - - B . . . . . 52,84

(wobei B • 304,0 rag)

Erster Tag:

1045--1065 1116--11 ~ 12oo_1205 13oo_13oj

365,39 358,18 361,28 359,00 61,39 54,18 57,28 55,00

168o--16 '6 178o--1786 18so - -18 '5

355,82 355,13 353,86 51,82 51,13 49,86

Eine ~[ethode zur Messung der Oberfliichenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 471

In der Zeit . . . . . 3300--3306 Weft A . . . . . . 347,34 Wert A--B . . . ' . . 43,34

(wobei B = 304,0 mg)

Zweiter Tag:

34,o_34,* 35,o--354~ 36~o_36 ,5 347,33 347,03 347,00

43,33 43,03 43,00

mg

60

55 t ' ~

50

45

40 , . : : : : : ; : ; :

10 20

Fig. 6. Graphische Darstellung der fortschreitenden Verminderung der Oberfl~ichenspannung (in mg) bei kontinuierlicher Messung (Abreifiung) wKhrend zwei Stunden bei

gew~hnlichem Wasser im System mit Paraffin~l.

Hier erhielten wir wiederum noch nach ca. 26 Stunden eine Senkung um 18,51 mg, d. h. gegeniiber dem Anfangswerte um 30,090/0 . In den letzten 3 Stunden hat sich aber die Senkung nieht bedeutend vergr~Bert. Es kann deshalb supponiert werden, dat~ die Senkung vieUeieht schon friiher ihren Maximalwert erreicht hat. Zu welcher Zeit dies gesehah, kann nieht gesagt werden, da in dem Intervall von 18,35 bis 9,00 Uhr friih am n~ichsten Tage (38,00 S~unden) nicht gemessen wurde. Es ist auch nicht aus-

479 Ki~iifeneck~ und D u b s k ~

mg

6o

55

50

45

40

gesehlossen, dab die Senkung auch noch welter - - jedenfalls aber sehr langsam - - fortgeschritten ware. Praktisch aber bedeutet diese weitere Senkung nicht viel undes kann damit gerechnet werden, dag sie spiitestens nach ca. 24 Stunden das Maximum erreicht.

Xhnliches konnten wir aueh beim d e s t i l l i e r t e n W a s s e r beobachten. In einem zu dem letzt angefiihrten Versuche mit gew(ihnlichem Wasser parallelen Versuch mit destilliertem Wasser erhielten wit folgende Zahlen:

t 2 0 ~

Fig. 7.

In der Zeit . . . . . . 101~ '6 Wert A . . . . . . 360,17 Wert A - - B . . . . . 56,17

(wobei B = 304,0 rag) In der Zeit . . . . . 12~~ ~6 Wel t A . . . . . . . 347,90 Weft A - - B . . . . . 43,90

(wobei B ~ 304,0 rag)

Dasselbe wie Fig. 6, bei destilliertem Wasser.

Erster Tag: 1OSO--10s5 1065_11oo

354,95 352,25 50,95 48,25

11SO--ll a~

350~17 46,17

13ao--13aa 15'o--15 ~5 16~5__166~ 345,29 342,38 341,96

41,29 38,38 37,96

mg 60

55

50

40

Eine Methode zur Messung der Oberfl~chenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 473

Zweiter Tag:

In der Zeit . . . . . 34~ ~ 35~176 ~ 360~ ~ 37~176 Weft A . . . . . . 337,76 337,65 337,50 337,50 Wert A - - B . . . . . 33,76 33,65 33,50 33,50

wobei B = 304,0 rag)

1

Fig. 8. Dasselbe wie Fig. 6, bei destilliertem Wasser - - eine andere Messung.

Der Verlauf der Senkung der Oberfli~chenspannung ist bier iihnlich wie beim ge- w~hnlichen Wasser.

Diese Erscheinung hat unserer Ansicht nach ihre Ursache in der langsamen, wenn auch minimalen Aufl~sung des 01s im Wasser resp. des Wassers im 01 in den Grenz- schichten. Diese Aufl~sung wirkt st~rend auf die GrS~e der Oberfliichenspannung, indem sie dieselbe fortschreitend vermindert. Es ist nun fraglich, inwiefern dadurch unsere Methode der Messung beointr~ichtigt wird.

Zu diesem Zwecke haben wir die Messung ununterbrochen 2 Stunden hindurch ausgefiihrt, so da~ auf jede Minute eine Messung bezw. Abreii~ung ,des Ringes kam. Auf

m g

60

55

50

45

40

474 K~i~eneck] und Dubsk&

diese Weise konnten wir die Senkung in ihrem Anfangsverlaufe kontinuierlich verfolgen. Diesen Yersuch haben wir einmal bei gewiihnlichem Wasser ausgefiihrt und dreimal bei destilliertem Wasser (immer bei einer Temperatur yon 20--21~ C) und zum Vergieich einmal bei einer Liisung yon Pepton (1 g + 1000 ccm), einmal bei Schafserum und einmal

r ~ . .

Fig. 9. Dasselbe wie Fig. 6, bei destilliertem Wasser - - eine dritte Messung.

bei Pferdescrum. Wir fiihren in den Figuren 6, 7, 8 und 9, 10, 11 und 12 die Senkung in graphischer Darstellung vor.

Wir sehen, dag die Senkung bei allen diesen Fliissigkeiten in einer hyperbolischen Kurve vorliiuft. In zwoi Messungen bei destilliertem Wasser haben wir fast identische Kurven erhalten, bei der dritten Messung war die Kurve etwas flacher; auch bei ge- w~ihnlichem Wasser haben wir eine iihnliche Kurve bekommen. Die bei Pferdeserum und Peptonltisung gewonnenen Kurven sind auffallend ~ihnlich (Fig. 10 und 12). Am schnellsten verlKuft iiberaU die Senkung in der Zeit kurz nach dem Aufgiegen des 01es. Flier erscheint also die dadurch verursachte Stiirung am grtil~ten zu sein.

Boi den Seren und der Peptonl~isung w~re es zwar m(iglich, diese Erscheinung als Folge der Konzentration der aktiven Substanzen an der Oberfliiche und des dadurch erzeugten Gleichgewichtszustandes der statischen Oberil~ichenspannung zu erkl~iren. Es

Eine Methode zur Messuag der 0berflllchenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 475

m g

35

30

25

20

19

ist bekannt (vergl. hierzu Tyuz i Tominaga 1923), dai~ solche Liisungen eine gewisse Zeit bediirfen, um ins Gleichgewicht zu kommen, was mit einer Senkung der Oberfliichen- spannung verbunden ist. Da~ dies zutrifft, beweisen die Kurven auf Fig. 13 und 14, welche die Herstellung dieses Oleichgewichtszustandes bei Pferdeserum und bei der Pepton-

t \

I

Fig. 10. Dasselbe wie Fig. 6, bei einer Liisung yon 1000 ccm Wasser ~- 1 g Pepton.

l~isung in ihrem Einflusse auf die 0berfl~ichenspannung im System mit Luft darstellen (Khnlich wie die oben ausgefiihrte zweistiindige ~[essung). Wir sehen in beiden FKllen eine Abnahme der 0berfl~ichenspannung. Diese Abnahme ist abet hier im Vergleich mit den Fig. 10 und 12 viel kleiner und langsamer. Bei reinem Wasser (Fig. 15) (gemessen im System mit Luft), haben wir aber eine solche Senkung nicht gefunden 1), wiihrend sich bei der Messung im System mit 01 diese auch beim Wasser deutlich zeigt (siehe Fig. 6).

1) Eine kleine schwankende Verminderung (ca. 1 rag) findet hier aber doch zu Anfang start. Vielleicht hat diese ihren Ursprung in den Polymerisationserscheinungen im Wasser, welche Schmidt und S teye r (1926) festgestellt haben. Im Verh~ltnis zu der Verminderung im System mit Paraffin~il ist diese aber fast verschwindend.

476 Ki~i~eneckj und Dubsks

Diese Umst~inde beweisen -- unserer Ansicht nach - - daS es sich in diesen FKllen um verschieden begriindete Erscheinungen handelt, welehe untereinander nicht zusammen- hKngen. Darin sehen wit auch eine Stiitze unserer oben ausgesprochenen Vermutung, da$ die im System mit 01 entstehende Verminderung der Oberfli~chenspannung durch

mg

25

2O

Fig. 11. Dasselbe wie Fig. 6, bei Schaf-Serum.

die Bildung einer Mischsehichte zwischen 01 und der betreffenden Fliissigkeit verursacht wird. Wohl kann abet die hierdurch entstehende Verminderung der Oberfliiehenspannung durch die Herstellung des Gleichgewichtszustandes der statischen Oberfliichenspannung bei LSsungen yon aktiven Substanzen (Pepton, Seren) verstiirkt werden.

Hier interessiert uns aber mehr als die theoretisehe Deutung der mitgeteilten Tatsachen ihre Bedeutung fiir die Teehnik unserer Methode. Angesiehts dieser Tat- sachen standen wir niimlich vor der Frage, ob es nicht besser wiire, die Messung auf die Weise einzurichten~ daS man nicht gleich nach dem AufgieSen des 01es miSt, d. h. das AbreiSen des Ringes ausfiihrt, sondern zun~ehst eine Zeit wafter, bis sieh die Senkung der Kurve etwas abflacht, so daS man in einer Periode mist, wo die Senkung schon langsamer ist. Wir haben aber diesen Gedanken verworfen und dies aus folgenden Griinden:

Eine Methode zur Messung der Oberfliichenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 477

1. Die Geschwindigkeit der Verminderung wird entsprechend unserer Erkllirungs- weise durch die AuflSsungsgeschwindigkeit und AuflSsbarkeit des 01es in der gemessenen Fliissigkeit bestimmt. Diese brauchen aber nicht bei alien Fliissigkeiten dieselben zu sein. Die gewiinschte Abflachung der Senkungskurven k~nnten wir also bei verschiedenen Fliissigkeiten erst nach verschiedener Zeit bekommen und auch die absolute Ver- minderung k~innte dabei eine verschiedene sein. Infolgedessen ware es nicht mSglich, eine Standardtechnik in die Methode einzufiihren.

m g

25

20

15

I i \ \

\ \

k.__. "L_ \

Fig. 12. Dasselbe wie Fig. 6, bei Pferde-Serum.

2. Auch in den ersten Miuuten nach dem Aufgiel~en des 01es ist trotz der grS~ten Abnahme der 0berfl~ichenspannung die Verminderung nicht sehr gro~. Wenn man die zehn Messungen (Abrei~ungen des Ringes) in 5--7 Minuteu ausflihrt (siehe oben die An- merkang ad 7, sub a), so bekommt man zwlschen der ersten und der letzten Abreil~ung eine Differenz yon h6chstens ca. 4 rag.

In unseren eben besprochenen kontinuierlichen Messungen betrug diese Differenz nach den ersten zehn ~[inuten: in den Messungen beim destillierten Wasser in einem Falle 4 rag, in einem anderen 4 rag, im dritten 1,5 mg~ beim gewShnlichen Wasser 4,8 rag, bei PeptonlSsung (1 g auf 1000 ccm) war die Differenz 4,8 mg~ beim Schaf-Serum 1,2 rag, beim Pferde-Serum 4,3 rag. Wenn man aber die Messung in 5--7 Minuten ausfiihrt, ist diese Differenz noch kleiner. Wir ffihren hier Beispiele aus unseren Messungen an verschiedenen Fliissigkeiten an:

4 7 8 K ~ i ~ e n e e k ~ u n d D u b s k ~

10

5 g ,, 1000 ,,

2 ,5 g . 1 0 0 0 ,,

1,0 g ,, 1000 .

0 ,5 g . 1 0 0 0 ,,

0 , 2 5 g ,, I000 ,,

0,1 g ,, 1 0 0 0 ,,

O , 0 5 g , 1000 .

P e p t o n

g a u f lOOO cem W a s s e r . . . . . . . 1 ,0 r a g , 1,0 m g

,, . . . . . . . 1 , 8 . , 1 ,0 ,,

, . . . . . . . 0,5 , , , 1 , 5 ,,

. . . . . . . . 1 ,5 , , , 1 , 3 .

,, . . . . . . . 2 ,0 , , , 2 , 3 .

,, . . . . . . . 1,0 , , , 2,5 ,,

,, . . . . . . . 1,5 , , , 3 , 5 ,,

,, . . . . . . . 1 ,0 , , , 4 ,0 ,

mg

95

/20?/JJ'~ L l F i g . 13. D i e f o r t s c h r e i t e n d e V e r m i n d e r u n g de r O b e r f l i i c h e n s p a n n u n g ( in r ag ) bei k o n -

t i n u i e r l i e h e r M e s s u n g ( A b r e i B u n g ) w~ihrend zwe i S t u n d e n be i P f e r d e - S e r u m i m S y s t e m

m i t L u f t .

10

5 g . 1 0 0 0 ,,

2 ,5 g . 1000 ,,

1 ,0 g ,, 1000 ,,

0,5 g . 1 0 0 0 ,,

0 , 2 5 g ,, 1 0 0 0 ,,

0 , i g ,, I000 ,

O , 0 5 g ,, 1 0 0 0 ,,

S a c c h a r o s e

g a u f lOOO c c m W a s s e r . . . . . . . . 1 ,0 r ag , 1,5 m g

,, . . . . . . . 1 ,5 , 2 ,0 ,

,, . . . . . . . 1 ,5 ,, 3 ,0 ,,

,, . . . . . . . 0 ,8 ,, 1 ,5 ,,

,, . . . . . . . 1 ,7 ,, 1 ,0 ,,

, . . . . . . . . 1 ,0 ,, 1,5 ,,

. . . . . . . . 1,5 . 1,5 ,,

,, . . . . . . . . 1 ,0 ,, 1 ,2 .

Eine Methode zur Messung der Oberfl~chenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 479

/20/:~/~a, 1

Fig. 14. Dasselbe ~vie Fig. 13, bei einer L(isung yon 1000 ccm Wasser ~- 1 g'Pepton.

r ..~.

Fig. 15. Ergebnis einer ~ihnlich ausgeffihrten Messung wie Fig. 13, bei gewiihnlichem Wasser~ es zeigte sich keine Verrainderung de r Oberfliichenspannung.

Natriumglycocholat 0,2 g a u f 1000 ccm Wasser . . . . . . . 2 rag, 0,8 rag, 3,0 rag, 2~0 nag 0,4 g . 1000 . . . . . . . . . 1,5 . , 2 , 0 . , 1,5 . , 3 , 5 . 0,8 g ,, 1000 . ,, . . . . . . . 3,5 . , 0 , 5 . , 2 , 0 , , , 2 , 5 .

4 8 0 K ~ l i f e n e c k ~ und D u b s k ~

M i l c h s i ~ u r e ~ t h y l e s t e r 1 ccm auf 1000 ccm Wasser . . . . . . . 4,5 rag, 6,0 rag, 2,5 mg, 2,0 mg

10 ,, ,, 1000 , , . . . . . . . 3,5 ,7 ,5 ,0 , , , 2 , 5 , , , 3 , 0 ,,

E s s i g s ~ u r e ~ t h y l e s t e r 1 ccm auf 1000 ccm Wasser . . . . . . . 3,5 rag, 3,7 nag, 3,0 rag, 2,7 mg

10 ,, ,, 1000 , ,, . . . . . . . 4,0 , , , 4 , 0 ,, , 1,0 , , , 4 , 0 ,,

S c h a f - S e r u m Normal . . . . . . . . . . . . . . 2,9. nag, 1,9 rag, 1,8 rag, 2,0 rag, 3,7 nag Auf 5 0 % mit physiologischer L6sung verdtinnt 1,6 ,, , 0,8 ,, , 1,0 ,, , 3,0 ,,

,, 5 % ,, ,, ,, ,, 2,5 ,,, 1,0 ,, , 1,0 ,,

H u n d e - S e r u m Normal . . . . . . . . . . . . . . 2,7 rag, 1,5 nag, 2,0 mg Auf 500/0 mit physiologischer L(isung verdiinnt 1,0 , , 2,0 ,,, 1,3 ,,

P f e r d e - S e r u m Normal . . . . . . . . . . . . . . 2,3 rag, 5,5 rag, 3,5 rag, 4,0 rag, 4,0 mg Auf 500/0 mit physiologischer Liisung verdtinnt 9,3 , , 3,1 , , 3,5 , , 3,5 , , 3,0 ,,

,, 5O/o ,, ,, ,, ,, 1,5 , , , 1 , 0 , , , 1 , 5 ,,

Mit Ausnahme der LSsungen yon Milch- und Essigs~ure~thylestern erreicht also die Senkung innerhalb der ersten 5 - -7 Minuten selten tiber 3 mg (dal~ bei diesen Estern die Senkung starker ist, ist wieder ein Beweis fiir die oben ausgesprochene Vermutung, da~ die Senkungsgeschwindigkeit bei verschiedenen Fltissigkeiten verschieden sein kann). Durch diese kleine Senkung als Ausdruek einer schwachen AuflSsung yon ()1 in der Fliissigkeit und vice versa bleibt also die gleich nach Aufgiel~en des 01es ausgefiihrte Messung dicht an den wirklichen, unver~inderten Verh~ltnissen der Oberfl~chenspannung zwischen reiner ]~liissigkeit und dem reinen ()le, wie sie theoretisch denkbar sindl).

W i t blieben daher dabei, da~ gleich nach dem Aufgiel~en des ()les gemessen wird; es ist abet n ( i t i g , die erforderlichen zehn Messungen (Abrei~ungen) miiglichst schnell auszuftihren bezw. die Zeit yon 5 - -7 Minuten standardmii~ig einzuhalten.

Wir wollen nun zur Besprechung der R e s u l t a t e u n s e r e r ve r - g l e i c h e n d e n M e s s u n g e n an verschiedenen Fltissigkeiten fibergehen.

Diese Messungen haben wohl nur die Bedeutung yon o r i e n t i e - r e n d e n M e s s u n g e n , welche zum Zwecke der Ausarbeitung unserer Methode und bei ihrer Auswertung zu eiaer speziellen Untersuehung ausgefiihrt wurden.

1) Diese Schwankung k~nnte ihren Ursprung auch in einigen im 01e enthaltenen Verunreinigungen haben, welche sich dureh die beschriebene Waschungsart nicht entfernen lieBen. Vielleicht kSnnten andere Reinigungsmethoden za besseren Resultaten fiihren (Waschen mit Soda- oder Na0H-LSsung oder ~hnl.). Wi r halten aber dieses technische Detail fiir nicht wesentlich; eine Verbesserung in dieser Beziehung k~nnte nur eine relative Verbesserung der Technik unserer Hethode herbeiftihren.

Eine ~[ethode zur Messung der Oberfl~iehenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 481

Es handelt sich dabei haupts~tchlich um Klarlegung des Verh~lt- nisses zwischen tier Oberfl~chenspannung im System mit Luft und der Oberfl~chenspannung im System mit Paraffin(il.

Gew(ihnl iches W a s s e r l e i t u n g s w a s s e r Messungen im System Durchsehnitt

mit Luft: 129,25 128,03 125 ,86 129 ,21 129,90 128,46 Messungen im System

mit 01: 60,60 59,58 53,60 56,96 59,60 58,07

Verminderung der Ober- fl~ichenspannung: 68,65 68,45 72,26 72,25 70,38 70,39

53,11 ~ 58,46 ~ 57,41 ~ 55,91 ~ 55,69 ~ 54,29 ~

D e s t i l l i e r t e s Wasse r Messungen im System mitLuft : 129,00 131,90 126,30 129,07 Messungen ira System mit 01: 52,75 55,00 58,20 55,3i

Verminderung der Obefflfiehenspannung: 76,25 76,90 68,10 73,76 59,10 ~ 58,80 ~ 53,91 o/. 56,55 ~

N a t r i u m g l y c o c h o l a t 1) 1000 ccm Wasser + 0,9 g

Im System mit Luft: 109,80 117,05 115,41 93,71 108,99 gegeniiber 01: 44,40 45,15 44,58 43,05 44,29

Verminderung: 65,40 71,90 70,83 50,66 64,70 59,56 ~ 61,43 ~ 61,a7 O/o ~4,0e O/o 55,a6 O/o

1000 ccm Wasser -~ 0,4 g Im System mit Luft: 1 1 1 , 4 0 111,11 104,20 91,38 104.52 gegeniiber (~1 : 42,45 41,35 38,93 38,38 40,28

Verminderung: 68,95 69,76 65,27 53,00 64,24 61,5s ~ 6~,~s 01o 62,6~ % 5s,00 o h 61,46 %

1) Zu den Zahlen flit Natriumglycocholat seien einige Bemerkungen beigefiigt. Sp~ttere Messungen, welche die Verminderung der Oberfliiehenspannung im System mit 01 bei verschiedenen Konzentrationen yon 3,0 g his 0,1 g auf 1000 ccm Wasser feststellen sollten, ergaben wesentlieh hiihere Werte fiir die Verminderung auch s die Konzen- trationen 0,2 - - 0,5 - - 0,8 g und zwar 72,95, 75,32 und 79,75 (siehe auch weiter unten). Dabei zeigte sieh auch eine niedrigere Oberfliichenspannung selbst (Durchschnitt aus drei Messungen): Konzentration 0,2 0,4 0,8

gegeniiber Luft 85,57 76,73 76,79 gegeniiber 01 23,13 18,43 15,55.

Diese Unterschiede zeigten sich, trotzdem in beiden Fiillen dasselbe Natriumglyeoeholat- Pr~parat verwendet und dieselbe Methodik (Reinliehkeitl) eiagehalten wurde. In dieser rein methodisehen Arbeit wollen wir auf die Ursache selbst nieht eingehen und machen auf diese Erseheinung nur aufmerksam.

Protoplasma. II 31

482

Im System mit Luft: gegeniiber 01 : Verminderung:

Im System mit Luft: gegeniiber 01: Verminderung :

Im System mit Luft: gegeniiber 01: Verminderung :

Im System mit Luft: gegeniiber Ol: Verminderung:

Im System mit Luft: gegeniiber Ol: Verminderung:

]m System mit Luft: gegeniiber O1 :

Kflgeneck); und Dubsk~

1000 ccm W a s s e r -~- 0,8 g 103,80 103,03 90,00 90,90 38,55 36,03 27,95 34,50 65,25 67,00 62,05 56,40 62,86 ~ 65,03 ~ 6S,94 ~ 62,05 o h

M i l c h s ~ u r e i ~ t h y l e s t e r

1000 ccm W a s s e r -~- 1 ccm 124,45 129,45 121,50 129,20 56,40 61,17 53,30 58,58 68,05 68,28 68,20 70,62 54,68 O/o 52,75 O/o 56,13 o/o ,~,66 %

1000 ccm W a s s e r -~- 10 ccm 130,00 128,45 121,38 "126,68 52,35 61,50 55,48 58,53 77,65 66,95 65,90 68,15 59,73 O/o 52,12 o/o 54,29 o/o 53,80 o/o

E s s i g s ~ u r e i ~ t h y l e s t e r

1000 ccm Wasse r -~- 1 ccm 121,70 1 2 8 , 3 6 110,90 127,16 54,75 60,56 51,88 59,01 66,95 67,80 59,02 68,15 55,01 O/o 52,82 o h 5322 % 5a,59 O/o

1000 ccm W a s s e r -~- 10 ccm 129,85 128,78 129,70 125,30 53,65 61,76 57,00 59,71 76,20 67,02 72,70 65,59 58,68 O/o 5~,o40/o 56,05 % 5~,a5 O/o

P e p t o n 1000 ccm W a s s e r -~- 1 g

110,25 104,05 106,37 43,25 44,81 44,20

Durchschnitt 96,93 34,26 62,67 64,65 O/o

126,15 57,36 68,79 ~4,53 O/o

126,63 56,97 69,66 55,01 ~

122,03 56,55 65,48 53,66 ~

128,41 58,03 70,38 5a, Sl %

106,89 44,08

Verminderung: 67,00 59,24 62,17 56,21 ~ 60,50 ~ 58,43 ~

1000 ccm W a s s e r -Jr 0,5 g Im System mit Luft: 108,65 108,90 107,07 gegeniiber 01: 41,38 47,40 45,80

Verminderung : 67,27 61,50 61,27 59,62 ~ 58,76 ~ 58,84: ~

62,81 58,38 ~

108,20 44,81 63,49 59,07 ~


S a c c h a r o s e 1000 ccm Wasser ~- 1 g Durchschnitt

Im System mit Luft: 114 ,92 1 2 5 , 8 4 120,30 120,35 gegeniiber 01 : 53,23 58,03 55,30 55,52 Verminderung: 61,69 67,81 65,00 64,83

~ , ~ % ~,s9 % 54,o~ o/o ~,s7 %

1000 ccm Wasser -~- 0,5 g 124,12 128,20 126,30 56,18 59,30 57,63

Im System mit Luft: 126,21 gegeniiber 01 : 57,70 Verminderung: 67,94 68,90 68,67 68,51

5i,7a % 58,as O/o 54,87 O/o 54,16 %

G l y z e r i n 1000 ccm Wasser ~- 1 ccm

Im System mit Luft: 122 ,18 113,38 ] 12,70 116,09 gegeniiber ()1: 54,45 47,46 47,59 49,83 Verminderung: 67,73 65,92 65,11 66,26

55,48 % 5s,14 % 57,77 % 55,64 %

1000 ccm Wasser -~ 0,5 g Im System mit Luft: 126,21 113,21 113,56 117,66 gegeniiber 01: 57,00 49,75 49,68 52,14 Verminderung: 69~21 63,46 63,88 65,52

54,88 O/o 56,05 ~ 56,25 ~ 55,69 ~

G l y z e r i n ~- P e p t o n 1000 ccm Wasser ~- 1 ccm -~ 0,5 ccm

Im System mit Luft: 97,41 1 0 0 , 0 6 105,27 100,91 gegeniiber Ol : 36,97 38,34 40,87 38,73 Verminderung: 60,44 61,72 64,40 62,18

62,05 o/~ 61,68 ~ 61,18 ~ 61,61 ~

S c h a f - S e r u m normal

Im System mit Luft: 97,02 96,23 95,98 96,41 gegeniiber 01 : 29,38 31,42 28,05 29,62 Verminderung : 67,64 64,81 67,93 66,79

69,72 O/o 6~,85 % 70,7s % 69,~s %

auf 50 % mit physiolog. L6sung verdtinnt Im System mit Luft: 96,83 97,55 94,98 96,45 gegeniiber ~)1: 28,29 29,05 27,80 28,38 Verminderung: 68,54 68,50 67,18 68,07

70,78 ~ 70,22 6/0 70,73 ~ 70,57 ~ 31"

484 Kt~ii~eneck~; und Dubskh

P f e r d e - S e r u m norm al Durchsehnitt

Im System mit Luft: 99,11 98,76 99,20 99,02 gegeniiber (~1: 35,13 33,85 34,70 34,56 Verminderung: 63,98 64,91 64,50 64,46

e4,55 % 65,7~ % e5,o2 O/o ~,1o %

auf 5 0 % mit physiolog. LOsung verdtinnt Im System mit Luft: 104,50 105,71 103,80 104,67 gegeniiber 01: 33,56 34,43 33,95 33,98 Verminderung: 70,94 71,28 69,85 70,69

67,88 O/o 67,43 O/o 67,29 O/o 67,53 O/o

H u n d e - S e r u m normal

Im System mit Luft: 95,92 96,13 95,09 95,71 gegeniiber 01: fl8,93 29,04 28,20 28,72 u 66,99 67,09 66,89 66,99

69,84 ~ 69,79 ~ 70,34 ~ 69,99 ~

auf 50 % mit physiolog. L(isung verdtinnt Im System mit Luft: 104,82 105,30 104,25 104,79 gegeniiber 01: 27,83 28,20 27,08 27,70 Vermiuderung: 76799 77,10 77,17 77,09

7a,i5 % 7a,22 % 7i, o~ % 7a,57 %

Im allgemeinen variiert also die Verminderung der Oberfl~chenspannung im System mit Paraffin(il gegentiber der Spannung im System mit Luft zwischen ca. 54 bis 74 %. Dabei bewegt sie sich bei gew~ihnlichem Wasser und destilliertem Wasser und bei den Liisungen yon Ylilch- und Essigs~ure~thylestern, Glyzerin, Pepton und Saccharose zwischen ca. 54% bis maximal 61,61% (Glyzerin ~-Pepton); bei der L6sung yon Natriumglycocholat und bei Schaf-, Pferde- und Hunde-Serum (mit Ausnahme der geringsten Konzentration yon Natriumglycocholat) zwischen 65,10 ~ bis 73,57 ~ bei den letztgenannten Fliissigkeiten ist sie abet ausgesprochen grSflerl).

Wir sehen in dieser Tatsache ein Argument ftir die Richtigkeit der in der E i n l e i t u n g a u s g e s p r o c h e n e n Ve rmu tung , dab die

i) Bei anderen ]Kessungen erhielten wir, wie schon erw~ihnt, bei Natriumglycocholat noch h~ihere Werte fiir diese Verminderung: 72,92--79,75. Auch fiir Schaf-und Pferde- Serum erhielten wir bei spiiteren Messungen hShere Werte. Schaf-Serum ca. 72 ~ , Pferde-Serum ca. 75--78 ~ (siehe die welter unten angefiihrten Messungen bei ver- sehiedenen Konzentrationen).

Eine Methode zur Messung der Oberfl~ichenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 485

D i f f e r e n z z w i s c h e n d e r O b e r f l ~ c h e n s p a n n u n g i m S y s t e m m i t

L u f t u n d d e r S p a n n u n g i m S y s t e m m i t P a r a f f i n S 1 , a l s o e i n e m

d e m P r o t o p l a s m a b e s o n d e r s i n d e r V i s k o s i t i ~ t ~ h n l i c h e n M i l i e u ,

n i c h t k o n s t a n t i s t , u n d d a h e r d i e W e r t e d e r e r s t e r e n k e i n

b r a u c h b a r e r A u s d r u c k s i n d f t i r d i e W e r t e d e r l e t z t e r e n .

E s w i r d A u f g a b e w e i t e r e r U n t e r s u c h u n g e n se in , d i e se E r s c h e i n u n g

n ~ h e r zu a n a l y s i e r e n . H i e r w o l l e n w i t n u r a u f f o l g e n d e n U m s t a n d h i n -

w e i s e n . E s w ~ r e v i e l l e i c h t d e n k b a r , daft die Gr ( ige d e r S e n k u n g m i t

d e r Gr(ifle d e r 0 b e r f l i ~ c h e n s p a n n u n g im S y s t e m m i t L u f t i r g e n d w i e

k o r r e l a t i v z u s a m m e n h ~ n g t . W e n n w i t die R e i h e n f o l g e d e r Z a h l e n d e r

O b e r f l ~ i c h e n s p a n n u n g im S y s t e m m i t L u f t u n d d e r Z a h l e n d e r V e r m i n d e -

r u n g n a c h den a b s t e i g e n d e n W e r t e n d e r e r s t e r e n z u s a m m e n s t e l l e n , be -

k o m m e n w i r f o l g e n d e R e i h e :

Nummer der

Fliissig- mg keit

1 129,07 2 128,46 3 128,41 4 19,6,63 ,5 126,21 6 126,15 7 122,03 8 19.0,35 9 117,66

10 116,09 11 108,99 12 108,20 13 106,89 14 104,79 15 104,67 16 104,52 17 100,91 18 99,09. 19 96~93 20 96,45 21 96,41 22 ' 95,71 23 85,57 24 76,79 25 76,73 26 72,53 27 69,40

VBr- mime-

Fliissigkeit rung in %

destitliertes Wasser . . . . . . . . . . . . . . . 56,55 gewiihnliches Wasser . . . . . . . . . . . . . . . 54,79 1000 ccm Wasser + 1 ccm Essigsiiureiithylester . . . . . . 54,81 1000 . ,, -~- 10 ccm Milchs~iureiithylester . . . . . 55,01 1000 . . @ 0,5 g Saccharose . . . . . . . . . 54~16 1000 ,, . + 1 ccm Milchsiiure~thylester . . . . . . 54,53 1000 . ,, -~- 1 ccm Essigs~ureiithylester . . . . . . 53,66 1O00 ,, , + 1 g Saccharose . . . . . . . . . . 53,87 1000 ,, ,, -~- 0,5 ccm Glyzerin . . . . . . . . . 55,69 1000 ,, , -~- 1 ccm Glyzerin . . . . . . . . . . 55,64 1000 ,, , -~- 0,2 g Natrium glycocholatum . . . . . . 59,36 1000 . ,, ~- 0,5 g Pepton . . . . . . . . . . . 59~07 1000 ,, ,, ~- 1 g Pepton 58,38 Hunde-Serum auf 50 ~ verdiinnt . . . . . . . . . . 73,57 Pferde-Serum auf 50 ~ verdiinnt . . . . . . . . . . 67,53 1000 ccm Wasser -~- 0,4 g Natrium glycocholatum . . . . . 61,46 1O00 ,, ,, + 1 ccm Glyzerin -~- 0,5 g Pepton . . . . 61,61 Pferde-Serum normal . . . . . . . . . . . . . . . 65,10 1000 ccm Wasser -27 0,8 g Natrium glycocholatum . . . . . 64,65 Schaf-Serum auf 50 ~ verdiinnt . . . . . . . . . . . 70,57 Schaf-Serum normal . . . . . . . . . . . . . . . 69,28 Hunde-Serum normal . . . . . . . . . . . . . . . 69,99 Natrium glycocholatum 1000 ccm Wasser + 0,2 g (neue Messung) 72,27

, ,, 1000 . . . . -~ 0,8 g ( . . . . ) 79,75 ,, . 1000 . ,, + 0,4 g ( . ,, ) 76,98 . . . . 1000 . . . . --~ 2 g ( . . . . ) 83,93 ,, , 1O00 ,, ,, + 3 g ( ,, ,, ~ 83~60

% 85

80

75

70

65

486 K~i~eneek~ und Dubsk'A

Betrachten wir diese Zahlenreihen, so sehen wir, dab im allgemeinen mit abnehmender Oberfl~ichenspannung im System mit Luft die Verminde- rung im System mit ParaffinS1 zunimmt. Noch deutlicher als aus den Zahlenreihen ist dieser Zusammenhang aus der graphischen Darstellung in Fig. 16 ersichtlich.

Auf eine n~here Analyse dieser Erscheinung wollen wir vorl~ufig nicht eingehen. Dafiir halten wir ein reichlicheres Material vergleichender Messungen ftir niitig 1). Hier ziehen wir nur den Schhl~, da[~ tatsi~chlich

/

55

50 i . . . . , ~ . , , . . . . . . . , . , ,, ~,

18o 12o 11o lOO

,' i. , m L , i '

80 70 60 mg Fig. 16. Graphische Darste]lung des Zasammenhanges zwischen der H~he der Ober- fl~ichenspannung im Sys tem mit L u f t und der OriJ~e der V e r m i n d e r u n g der S p a n n u n g beim Messen im Sys t em mi t Luf t : Ordinate: HiJhe der Oberfl~lehenspannung in abste igender Reihe, Abszisse: Gr(ii~e der Ve rminde rung in Prozent l die bei den einzelnen Punk t en bei-

gefiigten N u m m e r n beziehen sich auf das Verzeichnis der Fl i i ss igkei ten im Texte (S. 485).

1) Dabei wird sich auch ergeben~ ob die B iegung der K u r v e zwisehen den Ober-

f l~ichenspannungswerten 130 m g und ca. 118 nag a l lgemein gesetzmitl~ig ist 7 was gewi[~ fiir die Theorie dieser E r sche inung yon Wich t igke i t wi~re.

Eine Methode zur Messung der 0berfl~ichenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 487

das Verh~ltnis zwischen der 0berfl~chenspannung im System mit 01 und der Oberfl~ichenspannung im System mit Luft nicht konstant, bzw. durch keinen einheitlichen Koeffizienten ausdrtickbar ist, sondern je nach der Gr~il~e der Oberfi~chenspannung ebenso wie im System mit Luft so auch im System mit 01 variiert.

Vielleicht wird es m(iglich sein, sp~ter dieses Verh~tltnis mathe- matisch auszudrticken. Darin sehen wir eine der ersten Aufgaben weiterer Forschung auf diesem Gebiete. Vort~ufig scheint es uns aber unbedingt erforderlich, far jede biologisch in Betracht kommende Fltissigkeit speziell die Oberfl~chenspannung im System mit ()l, als einem dem Protoplasma in bestimmter Hinsicht ~hnlichen Milieu, zu messen.

Diese Best~tigung der eingangs ausgesprochenen Vermutung spricht auch ftir die Berechtigung unserer Methode.

Nachdem es so sehr wahrscheinlich gemacht wurde, da$ die Ver- minderung der Oberfl~tchenspannung gegeniiber 01, gemessen im Ver- h~ltnis zu ihrem Werte gegeniiber Luft nicht generell dieselbe, sondern je nach der Art der Fltissigkeit verschieden ist, entstand die Frage, wie sich diese Verminderung bei verschiedenen Konzentrationen ein und d e r s e l b e n F l i~s s igke i t (LSsung) verh~lt.

Um diese Frage zu beantworten, ftihrten wir Messungen dutch an Liisungen yon Pepton, Saccharose, Bioklein, Glyzerin und Natrium- glycocholat in Wasser und an mit physiolog. LSsung in verschiedenen Graden verdiinntem Schaf- und Pferde-Serum.

Wit teilen bier die Resultate dieser Messungen mit. Jede Zahl bedeutet den Durchschnitt der Ergebnisse yon mindesten s drei Messungen.

N a t r i u m g l y c o c h o l a t ~) Konzentration

1000 ccm Wasser Q- 3 g 2,5 g 2 g 1,5 g 0,8 g 0,5 g 0,2 g 0,1 g

Verminderung in ~ ( 81~45 82,86 86,46 80,43 80,57 74,29 73:44 79,43 in einzelnen / 83,67 85,37 82,37 81,06 79,03 74,43 73,07 68,14 Messuugen 85,68 84,19 82,98 79,16 79,66 77,29 72,27 72,39

Mittel . . . . . 83,60 84,14 83,93 80,21 79,92 75,33 72,92 73,32

P e p t o n Konzentration

1000 ccm Wasser -~- 10,5 g 5 g 2,5 g i g 0,5 g 0,25 g 0,1 g 0,05 g Verminderung in ~ ( 60,51 58,04 62,97 62,77 61,91 56,94 57,53 57,25

in einzelnen / 60,46 59,10 .60,73 57,87 55,72 55,32 60,95 55,96 Messungen 60,48 59,46 61,24 57,52 56,33 54,56 60,35 55,31

Mittel . . . . . 60,48 58,87 61,13 59,19 57,99 55,60 59,61 56,17

1) Die spiitere neue Messung.

4 8 8 K~i~eneck~ und Dubsk~

S a c c h a r o s e Konzentration 1OO0ccm Wasser-}- 10 g 5 g 2,5 g 1 g 0,5 g 0,25 g 0,1 g 0,5 g Verminderung in ~ ( 54,19 52,10 51~66 53,68 54,73 62,14 59,22 58,89

in einzelnen / 55,12 49,76 58,69 53,89 53,38 58,65 53,12 50,82 Messungen 52,77 52,91 54,91 54,03 54,37 56,65 57,85 55,25

Mittel . . . . . 54,03 51,59 53,42 58,87 54,16 57,48 56,56 54,99

B i o k l e i n Konzentration 1000ccm Wasser-~- 10 g 5 g 2,5 g 1 g 0,5 g 0,25 g 0,1 g 0,05g Verminderung in ~ [ 60,71 60,90 60,18 56,21 59,62 55,66 52,15 49,71


Mittel . . . . . 60,35 60,67 69,38 58,38 59,07 56,86 �9 51,03 52,03

Kouzentration G 1 y z e r i n 1000 ccm Wasser ~- 10 ccm 5 ccm 2,5 ccm 1 ccm 0,5 ccm 0,25ccm O, lccm 0,05 ccm Vermlnderung in ~ [ 53,73 60,00 59,56 55,43 54,83 59,86 52,70 54,26


Mittel . . . . . 53 ,18 56,69 57,25 57,11 55,71 57,60 55,69 56,92

Konzentration in ~ 100 Verminderung in ~ [ 73,38

in einzelnen t 73,20 Messungen 69,72

Mittel . . . . . 72,10

Konzentration in ~ 7,5 Verminderung in ~ [ 72,77

in einzelnen / 70,34 Messungen 72,51

Mittel . . . . . 71,87

Konzentration in ~ 1OO germinderung in ~ [ 78,28


Mittel . . . . . 77,96

Konzentration in ~ 7,5 Verminderung in ~ [ 76,76


Mittel . . . . . 76,67

S c h a f - S e r u m 75 50 30 20 10

72,31 72,52 73738 72,09 73,05 72,43 72,84 72,32 70,84 72,43 71,24 71,86 72,51 71,71 72,45 71,99 72,40 72,73 71,54 72,64

5 3 2 1 0,5 73,25 73,15 72,22 71,40 69,51 73,15 73,00 71,57 71,38 69,45 73,15 72,99 72,17 71,42 69,41 73,17 73,04 71,98 71,40 69,45

P f e r d e - S e r u m 75 50 30 20 10

77,19 75,59 75,46 78,27 76,64 76,77 74,99 75,74 78,35 76,41 77,56 72,92 75745 78,47 75,69 77,17 75,16 75,55 78,36 76,24

5 3 fl 1 0,5 75,50 76,22 75,57 73,04 71,53 75,59 76,43 75,05 72,63 70,93 75,57 76,05 75,47 73,16 70,92 75,55 76,23 75,36 72,94 71,12

Eine Methode zur Messung der Oberfliiehenspannung biologiseher Fliissigkeiten usw. 489

Die angefiihrten Zahlen bieten kein einheitliches Bild. Bei einigen Fliissigkeiten wie Saccharose und Glyzerin finden Wiry dab die prozen- tuelle Verminderung der Oberflachenspannung bei allen verschiedensten Konzentrationen rund genommen dieselbe bleibt; bei anderen wieder, wie Natriumglycocholat, Pepton, Bioklein, Schaf- und Pferde-Serum nimmt diese Verminderung mit absteigender Konzentration ab, sehr deutlich z. B. bei Bioklein.

Da wir aus dem Vergleich der Werte yon verschiedenen Fltissig- keiten gesehen haben, dab mit abnehmender H6he der Oberfl~chenspannung im System mit Luft die H(ihe der prozentuellen Verminderung bei Messung im System mit Paxaffin(il zunimmt, untersuchten wir nun, ob dieser Zusammenhang auch i n n e r h a l b der v e r s c h i e d e n e n Ken- z e n t r a t i o n e n ein- und de r se lben F l t i s s i g k e i t zu t r i f f t .

Die hier angefiihrten L~isungen zeigten in einzelnen Konzentrationen folgende Oberfl~chenspannung im System mit Luft (jede Zahl ist der Durchschnitt yon mindestens drei Messungen), zu welchen zum Vergleich die Durchschnittszahlen der Senkungen wiederholt sind:

N a t r i u m g l y c o c h o l a t 1) Konzentration

1000 ecru Wasser -~- 3 g 2,5 g 2 g 1,5 g 0,8 g 0,5 g 0,2 g 0,1 g

Oberfliichenspannung im System mit Luft: 69,40 68~23 72,53 71 ,51 76,79 77,87 85,57 82,15

Verminderung im System mit 0l in ~ 83,60 84,14 83,93 80,21 79,75 75,33 72,92 73,32

P e p t o n Konzentration

100Occm Wasser-~- 1O g 5 g 2,5 g 1 g 0,5 g 0,25 g 0,1 g 0,05g

0berfl~ichenspannung im System mit Luft: 86,75 88,22 99,60 106,89 108,20 109,76 121,17 124,71

Verminderung im System mit 01 in ~ 60,48 58,87 61,13 59,19 57,99 55,60 59,61 56,17

S a c c h a r o s e Konzentration

1000 cem Wasser -~- 10 g 5 g 2,5 g 1 g 0,5 g 025 g 0,1 g 0,05 g

0berfliichenspannung im System mit Luft: 110,36 119,39 128,09 120,35 126,21 127,75 126,37 125,73

Verminderung im System mit ()1 in ~ 54~03 51,59 53,42 53,87 54,16 57,48 56,56 54,99

1) Die sp~itere neue Messung.

490 K~i~eneck~ und Dubsks

B i o k l e i n Konzentration

1000 ccm Wasser -~- 10 g 5 g 2,5 g 1 g 0,5 g 0,25 g 0,1 g 0,05 g 0berfliichenspannung im System mit Luft: 88,13 91,76 92,40 94,26 97,99 101,80 103,74 107,36

Verminderung im System mit 01 in ~ 60,35 60,67 60,38 58,38 59,07 56,86 51,03 52,03

G l y z e r i n Konzentration

1000 ccm Wasser - - 10 5 2,5 1 0,5 0,25 0,1 0,05 0berfliichenspannung im System mit Luft: 116,08 113,18 118,03 119,42 117,66 118,30 116,95 117,21 Verminderung im System mit 01 in %: 53,18 56,69 57,25 57,11 55,71 57,60 55,69 56,92

S c h a f - S e r u m Konzentratiou in ~ 100 75 50 30 20 10 Oberfliichenspannung im System mit Luft: 96,02 90,68 90,76 94,22 91,53 94,50 Verminderung im System mit 01 in %: 72,10 71,99 72,40 72,73 71,54 72,64

Konzentration in ~ : 7,5 5 3 2 1 0,5

0berfl~ichenspannungim System mit Luft: 92,82 96,41 97,93 99,56 99,33 96,02 Verminderung im System mit 01 in ~ 71,87 73,17 73,04 71,98 71,40 69,45

P f e r d e - S e r u m Konzentration in ~ 100 75 50 30 20 10

0berfl~ichenspannungim System mitLuft: 92,88 93,58 97,17 98,18 97,60 97,94 Verminderung im System mit 01 in %: 77,96 77,17 75,16 75,55 78,36 76,24

Konzentration in ~ 7,5 5 3 2 1 0,5 0berfliichenspannungim System mit Luft: 98,42 96,62 100,05 98,83 100,28 100,24 Verminderung im System mit 01 in %: 76,67 75,55 76,23 75,36 72,94 71,12

Wir sehen bier: Beim N a t r i u m g l y c o c h o l a t nimmt mit der fallenden Konzentration

die Oberfl~chenspannung (ira System mit Luft) zu; die Verminderung der Oberfl~tchenspannung im System mit ()1 nimmt dabei deutlich ab.

Bei P e p t o n sehen wir deutlich dasselbe, nur ist hier die Abnahme der Verminderung der 0berfl~chenspannung im System mit 01 eine schw~chere.

Bei der Saccha rose ~tndert sich die Oberfl~chenspannung (im System mit Luft) nicht (abgesehen yon den zwei hSchsten Konzentra- tionen) und auch die Verminderung bleibt dieselbe.


Bei Bioklein finden wir mit abnehmender Konzentration eine Zu- nahme der Oberfl/~chenspannung und eine Abnahme der Verminderung.

Bei Glyzer in bleibt ebenso wie die Oberfl/ichenspannung auch die Verminderung bei allen Konzentrationen dieselbe.

Bei Schaf-Serum gleichfalls (bei etwas unregelm/iBig schwanken- den Werten innerhalb tier Konzentrationsreihe).

Bei P fe rde -Se rum zeigt sich eine schwach angedeutete Zunahme der Oberfl/~chenspannung und auch schwache Abnahme der Senkung im 01.

Die graphische Darstellung dieser Beziehungen geben Fig. 17--23.

m g (%)

85

80

75

7O

65

Oberfl~chenspannuug in mg

Verminderung in ~

i i I l [ i

3 g 2,5 2 1,5 0,8 0,5 0~2 0~1 Konzentrat ion

Fig. 17. Kurven der Oberfl~chenspannung im System mit Luft und ihrer Verminderung in Prozent beim Messen im System mit ParaffinS1 (Abszisse) bei verschiedenen Konzen-

trationen (Ordinate) einer Natriumglycoeholat-Liisung im Wasser.

Es zeigt sich also tiberall bei den gepriiften LSsungen ein direktes Verh/iltnis zwischen der H6he der Oberfl/ichenspannung im System mit Luft und der Verminderung bei Messung im System mit 01: nimmt die erste zu, so nimmt die zweite ab, bleibt die erste konstant, so bleibt auch die andere unver/indert.

Auf die Ursache dieser Erscheinung wollen wir in dieser Arbeit nicht eingehen. Auch w/ire es fiir eine genauere Analyse nOtig, reicheres Zahlen- und Fltissigkeitsmaterial zu haben. Wir beschr/inken uns hier auf diese Erscheinung aufmerksam zu machen. An und fur sich scheint uns aber wohl diese Beziehung zwischen der H6he der Oberfl/~chen-

492 K~i~eneck~ und Dubskgt

spannung im System mit Luft und der Gr(il~e seiner Verminderung im System mit 01 schon durch die hier mitgeteilten Zahlenreihen sichergestellt.

m g

(%) 125

120

115

110

105

100

95

90

85

I i

~176 1 55 ,

10 g 5 2~5 1,0 0~5 0~25 0~I 0~05

Fig. 18. Dasselbe wie Fig. 17, bei einer Wasserliisung des Peptons.

Oberfl~ichenspannung in m g

Verminderung in ~

In dieser Hinsicht hat dann dieser Befund hier fiir uns die Be- deutung, daft dadurch wiederum gezeigt wird, daft die Beziehung zwischen der Oberflachenspannung im System mit Luft und der Oberfl~chenspannung im System mit 01 ke ine u n i v e r s e l l k o n s t a n t e i s t und da~ sie sich

Eiue Methode zur Messung der Oberfliichenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 493

a u c h bei e in- und d e r s e l b e n Ar t der F l t i s s i g k e i t j e nach der K o n z e n t r a t i o n ~tndern kann. I)adurch ist bewiesen, dab die Voraus- setzungen, aus welchen wir uns zur Ausarbeitung unserer Methode ver- anlatit sahen, richtig waren, dab unsere Methode also berechtigt ist und dab ihre Anwendung empfehlenswert zu sein scheint, wenn man zu

mg

(~ 180

125

120

115

110

66

50

10

Fig. 19.

Obertt~chonspannung in mg

Verm/nderung in o/o

5 2~5 I 0,5 0,25 0~1 0,95 Konzentration

Dasselbe wie Fig. 17, bei einer Wasserliisung der Saccharose.

Resultaten gelangen will, welche den wirklichen Verh~Itnissen im Orga- nismus besser entsprechen.

Endlich wollen wir kurz noch eine allgemein technische Seite unserer Methode erw~hnen.

Das Paraffin(il sollte in unserer Methode in gewisser Hinsicht das Protoplasma vertreten. Wie schon angeftihrt, stand das bentitzte 01 sowohl mit seinem spezifischen Gewicht, als auch - - was das wichtigste ist - - in seiner Viskosit~t dem niedrigsten Grad der Viskosit~t des tierischen Protoplasmas sehr nahe. Die Viskosit~t des Protoplasmas kann aber sehr verschieden sein; die des Parami~cium-Protoplasmas soll

494 K ~ i ~ e n e c k ~ und D u b s k h

tiber 8,0001). Das bier bentitzte Paraffin61 kann also nur zur Vertretung einer Art des t ierischen Protoplasmas dienen. Es ersetzt dieses - - so- zusagen - - im Zustande des Viskosit / i tsminimums, da die Viskosit~t des

mg (~

110

105

100

95

90

85

65

60

55

50

Fig. 20.

0berfliichenspannung in mg

~ - Verminderung in ~

10 5 2~5 1 0~5 0925 0~1 0~05 Konzentral;ion

Dasselbe wie Fig. 17~ bei einer WasserlSsung des Biokleins.

1) Diese auffiillig hohe Viskosit~it erweckt iibrigens gewisses Bedenken. Es ist fraglich, ob mit solchen hohen Werten auch bei Metazoen zu rechnen ist. Es ist nicht ohne weiteres m~iglich~ die Protozoenzelle mit der Zelle der Metazoen diesbeziiglich zu analogisieren. Die Protozoenzelle~ spez. die Zelle der ParamKcien~ hat ihre innere hetero- gene Stiitzstruktur, welche dem Ganzen physikalische Eigenschaften verleihen kann, welche dem eigentliehen reinen Protoplasma nicht zukommen. Die Zelle der Protozoen ist diesbeziiglich eher d i r e k t dem ganzen K~rper der Metazoen analog.

Eine Methode zur Messung der OberflKchenspannung biologischer Fliissigkeiten usw. 495

mg

120

115

110

60

50

Fig. 21.

Oberfl~ehenspannung in m g

Verminderung in o/o

10

L

5 2~5 1~0 0,5 0,25 0~1 0~05 Konzentrat ion

Dasselbe wie Fig. 17, bei einer WasserlSsung des Glyzerins.

m g (%) lOO

95

90

75

70

65

Oberfl~chenspannung in m g

Verminderung in ~

100 ~

Fig. ~ .

75 50 30 20 10 7,5 5 3 2 1 0,5 Konzentratlon

Dasselbe wie Fig. 17, bei verschiedenen Konzentrationen des Schaf-Serums (verdiinnt mit physiologischer LSsung).

m g

(~ 110

105

100

95

90

80

75

70

496 K~i~eneck~ und Dubsk~t

Paraffin81s nur wenig fiber dem bisher bekannten niedrigsten Viskosit~ts- wert des Protoplasmas steht. Wir haben aber immer die M(iglichkeit der Anwendung yon 01en mit einer h(iheren Viskosit~t ftir spezielle F~lle. So z. B. hat das Rhizinus(iI eine Viskosit~it yon 2,500. Durch entspreehende Mischung kiinnten wir vielleicht Medien mit abgestufter Viskosit~t je nach dem Bedarfe fur spezielle Untersuchungsverh~ltnisse

Oberfl~chenspannung in m g

Verminderung in ~

, [ i ~ I i

100 o/o 75 50 30 20 10 715 5 3 2 1 0~5 Konzentrat ion

Fig. 23. Dasselbe wie Fig. 22~ bei Pferde-Serum.

erzielen. Die Nachahmung des Protoplasmas w~re dann diesbeztiglich auch far ganz spezielle Verh~ltnisse mSglich. IIier sind wohl noch detaillierte Untersuchungen n~itig. Wit selbst haben vorl~ufig versucht, verschiedene Viskosit~tsgrade durch Mischung des Paraffiniils mit Vaseline oder mit Rhizinus(fl zu erzielen, aber ohne gute Erfolge. Diese Sub- stanzen mischen sich zwar mit dem ParaffinS1 bei h~iherer Temperatur (60 o C), nach dem Abktihlen fallen sie aber aus, so daft man Emulsionen erh~lt, welche infolge ihrer Undurchsichtigkeit ftir unsere Methode nicht anwendbar sind.

Eine Methode zur Messung der OberflKchenspannnng biologischer Fliissigkeiten usw. 497

Literaturverzeichnis

Bauer , Erwin, Grundprinzipien der rein naturwissenschaftlichen Biologie (Roux's Vor- triige und Aufs~itze~ XXV1). Springer, Berlin 1920.

B r i n k m a n , R. und van Dam, E., Eine einfache und schnelle Methode zur Bestimmung der Oberfliiche~spannung yon scAr geringen Fliissigkeitsmengen. Miinchener medizinische Wochenschrift, Jahrg. 68, Nr. 48, S. 1550, 1921.

ChomkoviS, Grigorij, 0 propustnosti kfi~e rybl pro itiviny rozpu~t~n6 ve vod~. (On the permeability of the fish-skin for nutritive substances dissolved in water). - - Sbornlk ~eskoslovensk6 Akademie Zem~d~lsk6. (Annals of the Czechoslovak Aca- demy of Agriculture), I. A., S. 153--223, 1926.

F e t t e r , Dorothy, Determination of the protoplasmic Viscosity of Paramaecium by the centrifuge method. Journ. of Experiment. Zoology, Vol. 4, 279--2831 1926.

H ei lb runn , L. V., The absolute Viscosity of Protoplasm. Journ. of Experiment. Zoology, Vol. 44, S. 255--278, 1926.

Hyke~, O. V., 0 schopnosti pulcfi resorbovati ko~i fistrojn6 lhtky z vody. (Sur l'absorp- tion des substances organiqnes par la peau chez des t~tards; la possibilit6 d'une nutrition de solutions chez ces animaux). Spisy vys. ~koly zv~rol6ka~sk6, Brno, Svaz. I, 17. Sign., B 17 (Publication de la haute 6cole v6,t6rinaire. Brno, R. ~. S., Tome I, 17) 1922.

K~lifeneck2~, J. und Dubsk's Olga, Studien iiber die Funktion der im Wasser ge- liisten Niihrsubstanzen im Stoffwechsel der Wassertiere. VII. Mitteilung: Ver- minderung der Oberfiiichenspannung des Mediums und Wachstumssteigerung. Protoplasma, Bd. II : H. 1, S. 17--33, 1927.

Mazenauer , V., 0 method~ch m~eni povrchov6ho napStl biologickych tekutin se zvl'h~tnim z~etelem k metod~ torsnich yah. ([3ber die Methoden der Messung der Oberfliichenspannung biologischer Fliissigkeiten mit besonderer Beriicksichtigung der Brinkmanschen Ringmethode). Publications de la Facult6 de m6dicine. Brno, Tch6coslov., Tome IV, 5. Sign., A. 37, 1926.

T o mi n a g a, Tyuzi, 13bet die Bestimmung der OberfiKchenspannung biologischer Fliissig- keiten mit der Torsionswage. Biochemische Zeitschrift, Bd. 140, H. 1/3, S. 230 bis 253, 1923.

S c b m i d t , H. und S t a y e r , H., Neue Untersuchungen fiber die zeitlich e Anderung der Spannung reiner Wasseroberfiiichen. Annalen der Physik, Bd. 79: S. 442, 1926.

Protoplasma. II 32

Documents

Eine methode zur Messung der Oberflächenspannung Biologischer Flüssigkeiten Gegen ein Protoplasma-ähnliches medium