生物緩衝劑HEPES的應用

2020-10-18 湖北新德晟

 HEPES中文全稱4-羥乙基哌嗪乙磺酸，CAS為7365-45-9，hepes緩衝液的主要成分是羥乙基哌嗪乙硫磺酸（2-[4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinyl]ethanesulfonic acid），HEPES是一種兩性緩衝液,溶於水，不與金屬離子形成穩定的配合物，其在pH 7.2 - 7.4 範圍內具有較好的緩衝能力。多數情況下，不會干擾生物化學過程，可廣泛應用於多種生物化學反應：

  

1、HEPES常用於各種類型生物體的細胞培養基中用作緩衝試劑,細胞-細胞黏附，細胞短期聚集培養，清洗組織、細胞所用緩衝液；

2、在蛋白質研究中，PIPES常用作陽離子交換色譜法中結合緩衝液的組分和洗脫液；

3、在DNA研究中，PIPES用作磷酸鈣和DNA沉澱物形成體系的緩衝液，AFM以及電穿孔實驗中的緩衝液。

4、另外，HEPES對DNA和限制酶之間的反應有一定幹擾，也不適合用於Lowry氏法測定蛋白質含量。

5、HEPES緩衝液常用於細胞器和極易變性的、對pH敏感的蛋白質和酶的研究工作，以及生化診斷試劑盒、DNA/RNA提取試劑盒及PCR診斷試劑盒裡。

6、分離與分析RNA核組分的反應緩衝液、預雜交緩衝液、雜交緩衝液；用於RNA與T4RNA。分子生物學級用於用T4RNA連接酶進行RNA3'-末端標記，分離與分析核RNA之反應緩衝液組分、預雜交緩衝液緩和雜交緩衝液成分。

HEPES能較長時間控制恆定的pH範圍。使用終濃度為10-50mmol/L，一般培養液內含20mmol/LHEPES即可達到緩衝能力。其最大優點是在開放式培養或細胞觀察時能維持較恆定的PH值.在這種培養條件下,細胞培養瓶的蓋子應擰緊,以防止培養液中所需的少量碳酸鹽散入空氣中。

其他應用：

1.促進脫礦牙本質再礦化的方法，包括以下步驟：

（1）將133mmol/L NaCl溶液加入到50 mmol/L乳酸溶液中，直至乳酸溶液的pH值為4，得 到配置好的乳酸溶液；將2mm×2mm×12mm大小的EBPM-NACP樹脂條放置於50mL配置好的乳 酸溶液中，共放置42天；其中於第7、14、21、28、35、42天分別測量該乳酸溶液中的Ca、P離子 濃度，得到其初次釋放曲線，即圖1-2；隨後，樹脂條再置於100mL上述配製的乳酸溶液中30 天，使其樹脂條中的Ca、P離子徹底釋放；

（2）將步驟（1）中得到的樹脂條浸泡於5mLCaCl2和HEPES緩衝液構成的pH值為7的溶液 中，其中CaCl2終濃度為100mmol/L，HEPES終濃度為50mmol/L，震蕩1min，用去離子水衝洗樹脂條並於空氣中乾燥；對EBPM-NACP樹脂條進行鈣離子「充電」；

（3）將步驟（2）中得到的樹脂條浸泡於5mLK2HPO4和hepes緩衝液構成的pH值為7的溶 液中，其中K2HPO4終濃度為60mmol/L，HEPES終濃度為50mmol/L，震蕩1min，用去離子水衝洗樹脂條並於空氣中乾燥；對EBPM-NACP樹脂條進行磷離子「充電」；

（4）重複步驟（2）和（3）三次，將樹脂條衝洗1min並在空氣中乾燥；

（5）將步驟（4）處理得到的樹脂條放置脫礦牙本質樣本上，並置於模擬口腔環境中。

進一步的，步驟（5）處理之前還包括以下步驟：將脫礦牙本質樣本用濃度為1mg/mL 的端基為氨基的聚醯胺-胺型樹枝狀聚合物溶液浸泡處理1h；端基為氨基的聚醯胺-胺型樹 枝狀聚合物採用第三代端基為氨基的聚醯胺-胺型樹枝狀聚合物，簡稱PAMAM；常溫、常壓下 將10mgPAMAM粉末溶於10ml去離子水中得到1mg/mL的PAMAM溶液；第三代端基為氨基的聚醯胺-胺型樹枝狀聚合物是以乙二胺為起始核心，反覆與丙烯酸甲酯通過Michael加成反應後再與乙二胺通過醯胺化反應製備而成的。

2.製備納米金顆粒

步驟S1：配製濃度為0.05-10mmol/L的氯金酸溶液；

步驟S2：配製濃度為5-50mmol/L的hepes緩衝液，並用氫氧化鈉調節hepes緩衝液的PH值至7.0-8.0；

步驟S3：向步驟S2所配製的HEPES緩衝液中添加表面活性劑，配製濃度為1-2mmol/L的表面活性劑溶液；

步驟S4：將步驟S3所配製的表面活性劑溶液引入反應池，按氯金酸溶液和表面活性劑溶液的摩爾比為1:1-1:10向反應池中緩慢添加步驟S1所配製的氯金酸溶液，並以200-300r/min的速度勻速攪拌，反應5-30min，獲得含有納米金膠體的混合液；

步驟S5：將步驟S4所配製的混合液進行納米金膠體的乾燥提純，獲得納米金顆粒。

以配製200L的濃度為50mmol/L的hepes緩衝液為例，其配置方法為：首先稱取2.38kg的HEPES溶於180L的去離子水中，超聲、振蕩直至完全溶解；然後使用PH計測得此時溶液的PH值約為5.4，於是慢慢添加0.1mol/L的氫氧化鈉溶液並不斷攪拌直至PH調整至7.4；最後繼續添加去離子至200L。

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