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-海材料研究所,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
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
最近美国国家标准与工艺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:
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(上接第132页)
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?
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.