生物学缓冲剂研发动态

生物学缓冲剂研发动态 一 f学分勰PTCA(PARTB:CHEM. 生物学缓冲剂研发动态 周南 (1-海研究所,上海200437) 中图分类号:O652文献标识码:B文章编 号:1001—4020(2005)02-0138-03 缓冲剂的主要特征在于其质子解离常数pK. 值.因此,研发生物学用的缓冲剂必须从求得其 pK.值着手,这是基础.文献[1]已报道生物学用的 酸的解离情况极其复杂,其准确pK.值的求得须用 数学模型进行运算. 1生物学缓冲剂的技术指标 除pK.值外生物学缓冲剂的技术指标包括(a) 纯度;(b)水中溶解度;(c)溶后无色;(d)水不溶物 含量;(e)灼烧残渣含量;(f)配成0.1mol?I水 溶液的紫外光区的吸收情况,其吸光度在260和 280nm波长处的吸光度愈小愈佳;(g)C1的含量; (h)SO4的含量;(i)常见金属离子(铁,铜,铝,钙 等)含量,各项杂质指标愈低愈好(<5mg?L). 以上系就有机游离酸型HR或游离碱型R而言,为 提高其水溶性,也可将游离碱转化为氯化物(RH? CI).在此情况下Cl含量指标也就不存在.有时也 可将游离酸转化钠盐(NaR)或钾盐(KR). 2Good氏缓冲系列 Good氏缓冲系列包括以下32种. 2.1HR型 (1)ACES,摩尔质量182.2,其结构式为: 0 H2N--C--CH2一NH—CH2一CH2SO3H (2)ADA,摩尔质量190.2,其结构式为: 0 H2N--C--N(CH2C_DOH)2 但也有其一钠盐(摩尔质量212.1)和二钠盐(摩尔 质量234.1). (3)AMPS,摩尔质量139.2,其结构式为: H2N—CH2一CH2一CH2S03H 也有其钠盐(摩尔质量161.2). (4)AMPSO,摩尔质量227.3,其结构式为: 收稿日期:2004-05—12 ? 138? 0H—CH2--C(CH3)2一NH—CH(OH)--CH2SChH 也有其一钠盐(摩尔质量249.3). (5)BES,摩尔质量213.2,其结构式为: CH2--CH2S0H [0HCH2--CH2]2N— 也有其一钠盐(摩尔质量235.2). (6)BICINE,摩尔质量163.2,其结构式为: (0H—CH2--CH2--)2N—CH2--CC~H (7)CABS,摩尔质量235.3,其结构式为: NH--CH!--CH!--CH2--CH2SO3H (8)CAPS,摩尔质量221.3,其结构式为: NH—CH2--CH2--CH2SO3H (9)CAPSO,摩尔质量237.3,其结构式为: NH—CH!一CH(OH)一CHSO,H 另有其一钠盐(摩尔质量259.3). (10)CHES,摩尔质量207.3,其结构式为: NH—CH一CH:SO,H (11)DIPSO,摩尔质量243.3,其结构式为: (0H—CH2--CH2--)2N—CH2--CH(OH)--CH2S03H 另有一钠盐(摩尔质量265.3). (12)EPPS,摩尔质量252.3,其结构式为: 厂—_\. oH—CH2-CH2-一cH2cH:cH2so3H (13)HEPBS,摩尔质量266.4,其结构式为: OHDCH2一CH2一--CH2--(CH)2--CH2SO3H (14)HEPES,摩尔质量238.3,其结构式为: 厂—_\. oH—cH2一CH_ ,--— CH2一CH2S%H 另有其一钾盐(摩尔质量276.4),半钠盐和一钠盐 (摩尔质量260.3). (15)HEPPSO,摩尔质量268.3,其结构式为: 厂—_\. oH—cH2一CH2一—cH2一CH(OH)--cH:so,H (16)MES,摩尔质量195.2,其结构式为: 周南:生物学缓冲剂研发动态 /\ ON—CH,一CH,SOH \/’一 另有其水合物(HR?H.O),半钠盐一钠盐(摩尔质 量217.2)和一钾盐(摩尔质量233.3). (17)MOBS,摩尔质量223.3,其结构式为: 厂——, — cH2一CH2一CHz—cH2so3H (18)MOPS,摩尔质量209.3,其结构式为: 厂——, ON—CH,一CH,一CHSo1H\/’’’’’ 另有其半钠盐和一钠盐(摩尔质量231.2). (19)MOPSO,摩尔质量225.3,其结构式为: 厂——, O, N, 一 CH2一CH(OH)一CH2SO3H 另有其一钠盐(摩尔质量247.2). (2O)PIPES,摩尔质量302.4,其结构式为: SO3H—CH2--CH2一.一CH2一CH2SOH 另有其一钠盐(摩尔质量324.3),1去钠盐,二钠盐 (摩尔质量346.3)和二钾盐(摩尔质量378.5). (21)POPSO,摩尔质量362.4,其结构式为: 厂—, s03H—cH2一CH(OH)--CH2一--CH2一 CH(OH)一CH2SO3H (22)TABS,摩尔质量257.3,其结构式为: (OHCH2)3一C—NH一(CH2)3--CH2S(:hH (23)TAPS,摩尔质量243.3,其结构式为: H3C—CH(0H)--CH(SChH)一NH—CH2一CH(CH2OH)2 另有其一钠盐(摩尔质量265.3). (24)TAPSO,摩尔质量259.3,其结构式为: (OHCH2)3一C—NH—CH2一CH(OH)一CH2SO3H 另有其一钠盐(摩尔质量281.3). (25)TES,摩尔质量229.2,其结构式为: OHC(H)--CH(S(hH)一NH—CH2--CH(CH2OH)2 另有其半钠盐和一钠盐(摩尔质量251.2). (26)TRICINE,摩尔质量179.2,其结构式为: 0H—CH2一CH(CH2OH)2一NH—CH2--COOH 所谓半钠盐系指一摩尔中一半为游离酸,另一 半为其钠盐,1去钠盐则因POPS(3含两个so3H, 一 摩尔中一半为二钠盐,另一半为一钠盐(二个 SO3H中仅一个转化为钠盐). 2.2R型 (1)AMP,摩尔质量89.14,其结构式为: H3C—C(NH2)(CH3)--CH2OH 另有其氯化物(RH?Cl,摩尔质量125.6). (2)AMPD,摩尔质量105.1,其结构式为: 0H—CH2一C(NH2)(CH3)一CH20H (3)BITRIS,摩尔质量209.2,其结构式为: H0一CH2--C(CH2OH)2一N一(CH2一CH20H)2 另有其氯化物(RH?Cl,摩尔质量245.7). (4)BIS-TRISPropane,摩尔质量282.3,其结 构式为: CH2一[CH2一NH—C(CH2OH)3]2 (5)GLY—GLY,摩尔质量132.1,其结构式为: 00 矿矿 H2N—CH2一C一0一C—CH2一NH2 另有其氯化物(RH?Cl,摩尔质量168.6). (6)三羟基三乙胺,摩尔质量149.2,另有其氯 化物(RH?Cl,摩尔质量185.7). 2.3缓冲剂的特性 生物学缓冲剂的pK及其pH缓冲区见表1. 2.4缓冲剂的组合 细胞培养时须保持严格的pH值,pH6.8, 8.0的通用性的组合缓冲剂由组织培养级纯水配成 溶液,各含EPPS,HEPES和MOPS1%(体积分 数),称作bufferall. 3其他缓冲剂 3.1具pK1和pKa的两性离子型缓冲剂 这类缓冲剂的特性如表2所示.一 三者均呈白色针状结晶,其结构式分别如下: PIPPS HO3S—CH2-(CH2)2一--(CH2)_ , -- CH2SO3H PIPBs ,—-_\ HO3S—c一(cH2)3一--(CH2)3--CH2--SO3H EDPS H()3S—CH2(CH2)2一NH一(CH2)2一 NH一(CH2)2--CH2一S03H 3.2其他 TRIZMA H2N—C(CH2OH)3,摩尔质量121.1. GA O H2卜卜_-cH2一C--NH2.HC1,摩尔质量110.5. 2,4,6一三甲基一吡啶,摩尔质量121.18. GIY H:卜卜_-cH:一一0H,摩尔质量75.07. ? 139? 表1生物学缓冲剂的特性 Tab.1Characteristicsofthebiologicalbuffers 注:另有pK(第二次解离常数):9.0. Note:SecondarydissociationconstantpKa2:9.0 表2两性离子型缓冲剂的特性 Tab.2CharacteristicsofSOftiezwitterionicbuffers 咪唑,摩尔质量68.08.另有其氯化物(摩尔质 量104.5),其他类特性见表3. 表3其他类缓冲剂的特性 Tab.3Characteristicsofsomeotherbuffets 4生物学缓冲剂的基准 最近美国国家与研究所推出两种粉末 状以半钠盐形式供应的基准物,并标出0,50?内 的pH标定值:?HEPES半钠盐;?MOPSO半钠 盐.使用时可按需要配成所需浓度. 生物学缓冲剂中以两性离子型为最重要,它是 今后发展的方向.根据最新的质子解离常数的深入 研究[1],不仅订正了不够准确的pK值,又可为开 发新的缓冲剂提供分子的理论基础. 参考文献: [1]周南.电离常数的研究动态[J].理化检验—化学分册, 2004,40(8):494. (上接第132页) 出版社,1997.127~130. [2]仇风红,王红,张华山,等.新显色剂5一N02一PADAP 与镍显色反应研究[J].科学,1995,11(4): 36. [3]张华山,牟文渝,程介克.用2一(5一硝基一2一吡啶偶氮)一5一 乙氨基苯酚反相高效液相色谱柱测定痕量铁,钴,镍 [J].分析化学,1991,19(11):1261. , [4]陈建荣,兰韶铬.1一(2一吡啶偶氮)一2-萘酚一6一磺酸反相高 效液相色谱分离测定铜,铁,钴,镍[J].分析化学, 1994,22(9):947. ? 140? (上接第137页) 的期盼.生物试样中蛋白质的品种多达几万甚至几 十万,丰度间的差别可达10u,那些丰度极低的蛋白 质,对于人类的健康及致病,会不会像微量杂质对半 导体材料的性能影响那样至关重要?现在无法回 答.分析科学家已经认识到蛋白质组分析的重要 性,当前要做的是制订研究的目标和策略,着手组织 研究人员资源,建立实验研究的条件,开展研究.但 是,我们不能猜测发展的进程.可以预见的是,研究 结果最终是为全人类创造福祉.