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常見緩沖溶液的種類

更新時(shí)間:2023-08-18   點(diǎn)擊次數(shù):3805次

要用好緩沖溶液,需對(duì)不同的緩沖溶液有具體的了解。艾偉拓團(tuán)隊(duì)介紹幾種常見的緩沖溶液及用途,為大家深入理解緩沖溶液提供參考。

1 磷酸鹽緩沖溶液

 由于磷酸是三元酸,因此磷酸鹽緩沖溶液的緩沖對(duì)可以為H3PO4/H2PO4-、H2PO4-/HPO42-或HPO42--PO43-。但生化體系中常用的磷酸鹽緩沖溶液一般主要由H2PO4-/HPO42-的鈉鹽或鉀鹽配制而成。溶液中主要以H2PO4-+H2O←→HPO42-+H3O+平衡移動(dòng)體系來維持溶液pH值的穩(wěn)定,pH值范圍一般為6.2~8.2。在生化體系中,通常在其中加入NaCl或者KCl構(gòu)成磷酸鹽緩沖生理鹽水(簡稱PBS)來使用。

因磷酸鹽緩沖溶液的pH值范圍與一些生物活性物質(zhì)存活的酸堿環(huán)境接近,所以在生化體系中應(yīng)用較多,如可用來配置相關(guān)溶液、以及作為組織抗原修復(fù)的修復(fù)液、藥物釋放的溶媒等。另外,PBS作為一種溶劑目前在冷凍保存中也較受歡迎。

2 硼酸鹽緩沖溶液

硼酸鹽緩沖溶液中的硼酸鹽常見為硼酸鈉,簡稱硼砂,在水溶液中極易發(fā)生B4O5(OH)4-+5H2O←→2H3BO3+2B(OH)4-水解反應(yīng),生成互為緩沖對(duì)的H3BO3和B(OH)4-。常見的硼酸鹽緩沖溶液有硼砂緩沖液、硼酸-硼砂緩沖液。

硼砂緩沖溶液的配制是將一定質(zhì)量的硼砂溶于蒸餾水中,再用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至合適值,pH值范圍一般為8.0~9.0;也可用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值,pH值范圍一般為8.0~10.8。而硼酸-硼砂緩沖溶液則一般由一定量的硼酸和硼砂溶于蒸餾水中配制而成,pH值范圍一般為6.5~8.9左右。當(dāng)應(yīng)用于生化溶液時(shí),需要加入一定量的NaCl以維持溶液等滲。

因硼酸-硼砂緩沖液的pH值范圍與淚液接近,所以在一些眼藥水的制備中常作為pH值調(diào)節(jié)劑或滲透壓調(diào)節(jié)劑,如普拉洛芬滴眼液的配制。而硼砂緩沖液則可作為一些藥物的釋放介質(zhì),如其對(duì)合(氯)霉素有助溶作用。

3 三羥甲基氨基甲烷—鹽酸緩沖溶液(Tris- HCl)

三羥甲基氨基甲烷簡稱Tris,分子式為C4H11NO3,結(jié)構(gòu)式見圖1。分子中的氨基(—NH2)為堿性,因此Tris是一種弱堿,常與鹽酸構(gòu)成緩沖溶液,簡稱Tris-HCl緩沖液。該緩沖液一般由一定質(zhì)量的Tris溶于蒸餾水中,再用HCl調(diào)節(jié)至適合的pH值。在配制時(shí)還需加入NaCl以維持溶液等滲。

因Tris-HCl緩沖液的pH值受溶液濃度、溫度影響較大,以及易與空氣中的二氧化碳反應(yīng),所以在使用時(shí)需現(xiàn)用現(xiàn)配制。

 

圖片8.png

 

Tris-HCl緩沖液的緩沖原理為:Tris中的-NH2與HCl結(jié)合生成Tris·HCl鹽。季銨基團(tuán)Tris·H+與Tris形成緩沖對(duì),溶液中存在Tris·H++H2O←→Tris+H3O+平衡關(guān)系,憑借該平衡移動(dòng)來發(fā)揮緩沖作用。其緩沖范圍一般為7.0~9.0。

由于Tris對(duì)生化過程干擾很小,不與鈣、鎂離子及重金屬離子發(fā)生沉淀,所以在DNA、蛋白質(zhì)等生物大分子實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常應(yīng)用,Tris-HCl緩沖溶液可以做DNA、蛋白質(zhì)的溶解液或提取液,也是DNA相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)中的重要緩沖液,如DNA的捕獲與釋放、染色體的特異性標(biāo)記等方面。

具體應(yīng)用方面,目前已上市的新冠mRNA疫苗其中一款(mRNA-1273®,Moderna,2020)選用Tris作為緩沖體系。已上市抗體藥物中也有Tris的應(yīng)用,如quan球shou個(gè)全人源的腫瘤壞死因子拮抗劑注射用依那西普(Enbrel,恩利)。

4 羥yi基paiqin乙磺酸(供注射用)(HEPES) 

4-羥yi基paiqin乙磺酸(簡稱HEPES),分子式為C8H18N2O4S。分子結(jié)構(gòu)中既含有酸性的磺酸基(-SO3H),又含有兩個(gè)堿性叔胺氮,所以呈現(xiàn)兩性,可用來配制兩性離子緩沖液。該緩沖溶液一般由一定量的HEPES溶于蒸餾水中,再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至適當(dāng)值。其pH緩沖范圍一般為6.8~8.2。緩沖溶液的濃度以及外界溫度對(duì)其pH值影響不大,因此能夠較長時(shí)間維持穩(wěn)定的pH值。因HEPES分子中的-SO3H呈現(xiàn)較強(qiáng)的酸性,易給出H+;兩個(gè)叔胺氮各含有一個(gè)孤對(duì)電子,呈現(xiàn)堿性,可以接受H+生成季銨鹽。所以磺酸基和叔胺在水溶液中互為緩沖對(duì)。而且,單個(gè)HEPES分子中的叔胺和磺酸基也可傳遞H+生成內(nèi)鹽,即兩性離子。在水溶液中,HEPES分子、內(nèi)鹽以及磺酸基和叔胺各自產(chǎn)生的離子之間因H+或OH-的轉(zhuǎn)移而能夠相互轉(zhuǎn)化建立平衡關(guān)系,憑借該平衡關(guān)系的移動(dòng)來抵御外來酸堿的影響來調(diào)節(jié)溶液pH值穩(wěn)定,所以具有緩沖作用,其平衡轉(zhuǎn)化關(guān)系見下圖。

 

圖片9.png

 

HEPES 緩沖溶液具有對(duì)細(xì)胞無毒性、不易穿過生物膜、不參與細(xì)胞內(nèi)生化過程等特點(diǎn),所以在生化實(shí)驗(yàn)中具有廣泛的應(yīng)用,如可用于開放式細(xì)胞生長、細(xì)胞的長期觀察、RNA 或 DNA 提取試劑盒中。其次,相關(guān)研究表明以 HEPES 溶液做緩沖液有利于多肽在金納米粒子表面的偶聯(lián)反應(yīng)。另外,HEPES 緩沖溶液對(duì)鎂生物降解影響的相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明,HEPES 能提高鎂的生物降解性以及抑制鎂不溶鹽層的形成。

 

具體應(yīng)用方面,如鹽酸伊立替康脂質(zhì)體注射液(Onivyde)。2022年4月15日,施維雅公司(SERVIER)宣布,其胰腺癌治療藥物易安達(dá)(通用名:鹽酸伊立替康脂質(zhì)體注射液)獲得中國國家藥品監(jiān)督管理局(NMPA)正式批準(zhǔn),與5-氟尿嘧啶(5-FU)和亞葉酸(LV)聯(lián)合用于治療接受吉西他濱治療后進(jìn)展的轉(zhuǎn)移性胰腺癌患者。伊立替康脂質(zhì)體注射液作為一款轉(zhuǎn)移性胰腺癌治療藥物,早前已在全球多個(gè)國家和地區(qū)獲批。更多信息詳見《易安達(dá)(鹽酸伊立替康脂質(zhì)體注射液)正式獲批!制劑處方,發(fā)展歷程及市場前景深度分析》

 

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