생화학 실험에서CAPS 버퍼, 중요한 알칼리 버퍼로서 웨스턴 블러팅, 효소 촉매 반응 및 HPLC 분리에서 널리 사용됩니다. 안정적인 pKa 값 (약 10.4), 좋은 물 용해성 ( 최대 11.07 mg/mL 25 °C에서)그러나 실험자들은 종종 CAPS의 용해성이 낮은 온도 (예를 들어 4 °C 또는 -20 °C) 에서 현저히 감소한다는 것을 발견했습니다.버퍼 준비에 어려움이 있거나 불규칙한 농도를 초래합니다.이 기사에서는 분자 메커니즘, 환경 요인, 실험 연산 등 세 가지 차원에서 이 현상을 분석합니다.그리고 목표 최적화 솔루션을 제안합니다..
저온 용해성 감소의 분자 메커니즘
CAPS의 해소 과정은 본질적으로 물 분자와 수소 결합을 통해 수분 층을 형성하는 분자의 과정입니다.CAPS 분자 내의 황산 그룹 (- SO3H) 과 아미노 그룹 (- NH-) 은 양극적 상호 작용을 통해 물 분자와 결합하여 안정적인 용해물 복합체를 형성합니다.그러나 온도가 낮아지면 물 분자의 열 운동이 약화되고 수소 결합 네트워크는 딱딱해집니다.CAPS 분자와 물 분자의 결합 에너지를 감소시키는실험 데이터에 따르면 CAPS의 용해성은 25 °C에 비해 4 °C에서 약 30% 감소하며 이는 물 분자의 역학적 특성의 변화와 밀접하게 관련이 있습니다.
또한 CAPS의 결정화 행동은 낮은 온도에서 상당한 변화를 겪습니다. 실내 온도에서 CAPS 분자는 용액에서 무질서 상태로 분산됩니다.온도가 극심점 아래로 떨어지면, 분자들은 수소공성 상호작용과 π - π 쌓아 놓음으로 질서있는 격자 구조를 형성합니다.이 단계 전환 과정은 CAPS의 용해성을 더욱 감소시키고 심지어 해지지 않은 고체 입자의 침착을 초래할 것입니다.예를 들어, CAPS 완충 용액을 준비 할 때 용액이 충분히 사전 가열되지 않으면 흰색의 플록 런트 침착물이 종종 관찰 될 수 있습니다.이것은 낮은 온도에서 유도된 결정화의 직접적인 현상입니다..
용해성에 대한 환경 요인의 시너지 효과
용매 이온 강도 실험에서는 CAPS 완충 용액을 준비하기 위해 이온화 된 물을 자주 사용합니다. 그러나 물 속에 잔류 금속 이온 (예: Ca 2 +, Mg 2 +) 이 있으면,그들은 CAPS 분자 내의 황산 그룹과 복합체를 형성합니다.낮은 온도에서는 이온의 수분화가 증진되고, 복합체의 안정성이 향상되고, 더 이상 용해성의 감소가 악화됩니다.예를 들어, 0.1 mM Ca 2 +를 포함하는 용액에서, CAPS의 4 °C의 용해성은 순수 시스템에 비해 15% 감소합니다.
CAPS의 용해성은 pH 변동으로 인해 분해 상태와 밀접하게 관련이 있습니다. pH가 pKa (10.4) 이하일 때 CAPS 분자는 높은 용해성을 가진 프로톤 형태의 (- SO3H) 에 존재합니다.pH가 pKa에 가까워지거나 그보다 높을 때소온 조건에서, 소온의 분해율은펌퍼 용액의 pH 값은 CO2의 해소 또는 불순물의 수분화로 인해 변동될 수 있습니다.CAPS의 해체 행동에 간접적으로 영향을 미칩니다.
CAPS의 저온 용해성 감소에 기여하는 분자 메커니즘과 환경 요인을 이해함으로써연구자들은 준비 과정과 저장 조건을 최적화하여 버퍼 성능의 안정성을 보장 할 수 있습니다.미래에는 새로운 zwitterionic 버퍼 에이전트의 개발으로 낮은 온도 실험에서 CAPS의 한계가 근본적으로 해결 될 것으로 예상됩니다.
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