En experimentos bioquímicos,Puertor de las CAPS, como un importante amortiguador alcalino, se utiliza ampliamente en el Western blotting, las reacciones catalizadas por enzimas y la separación HPLC debido a su valor pKa estable (alrededor de 10.4), buena solubilidad en agua (hasta 11.07 mg/ml a 25 °C)Sin embargo, los experimentadores a menudo encuentran que la solubilidad de CAPS disminuye significativamente a bajas temperaturas (como 4 °C o -20 °C),provocando dificultades en la preparación del búfer o una concentración desigualEn este artículo se analizará este fenómeno desde tres niveles: mecanismos moleculares, factores ambientales y operaciones experimentales,y proponer soluciones de optimización dirigidas.
Mecanismo molecular de disminución de la solubilidad a baja temperatura
El proceso de disolución de CAPS es esencialmente el proceso de sus moléculas que forman una capa de hidratación con las moléculas de agua a través del enlace de hidrógeno.el grupo de ácido sulfónico (- SO3H) y el grupo amino (- NH-) en las moléculas de CAPS se combinan con las moléculas de agua mediante interacciones polares para formar complejos de solvente soluto establesSin embargo, a medida que la temperatura disminuye, el movimiento térmico de las moléculas de agua se debilita, y la red de enlaces de hidrógeno tiende a volverse rígida.que produce una disminución de la energía de unión entre las moléculas de CAPS y las moléculas de aguaLos datos experimentales muestran que la solubilidad del CAPS disminuye en aproximadamente un 30% a 4 °C en comparación con 25 °C, lo que está estrechamente relacionado con los cambios en las propiedades dinámicas de las moléculas de agua.
Además, el comportamiento de cristalización de CAPS sufre cambios significativos a bajas temperaturas.Cuando la temperatura cae por debajo del punto crítico, las moléculas forman una estructura de red ordenada a través de interacciones hidrofóbicas y apilamiento π - π.Este proceso de transición de fase reducirá aún más la solubilidad del CAPS e incluso conducirá a la precipitación de partículas sólidas no disueltasPor ejemplo, cuando se prepara una solución tampón de CAPS, si el disolvente no se precalenta lo suficiente, a menudo se pueden observar precipitados floculantes blancos.que es una manifestación directa de cristalización inducida a baja temperatura.
El efecto sinérgico de los factores ambientales en la solubilidad
En los experimentos de resistencia de iones de disolvente, el agua desionizada se utiliza a menudo para preparar la solución tampón CAPS.formarán complejos con los grupos de ácido sulfónico en las moléculas de CAPSA bajas temperaturas, se incrementa la hidratación de los iones, se mejora la estabilidad del complejo y se agrava aún más la disminución de la solubilidad.Por ejemplo:, en una solución que contiene 0,1 mM Ca 2 +, la solubilidad de CAPS a 4 °C se reduce en un 15% en comparación con el sistema de agua pura.
La solubilidad de CAPS está estrechamente relacionada con su estado de disociación debido a las fluctuaciones del pH. Cuando el pH es inferior a pKa (10,4), las moléculas de CAPS existen en forma protonada (- SO3H) con alta solubilidad;Cuando el pH se aproxima o supera el pKa, la solubilidad de la forma desprotonada (- SO −) disminuye significativamente.el valor del pH de la solución tampón puede derivarse debido a la disolución de CO2 o a la hidrólisis de impurezas., afectando indirectamente el comportamiento de disolución de CAPS.
Al comprender el mecanismo molecular y los factores ambientales que contribuyen a la disminución de la solubilidad a baja temperatura del CAPS,Los investigadores pueden optimizar el proceso de preparación y las condiciones de almacenamiento de manera específica para garantizar la estabilidad del rendimiento del amortiguadorEn el futuro, con el desarrollo de nuevos agentes de amortiguación zwitteriónicos, se espera que las limitaciones de los CAPS en experimentos a baja temperatura se resuelvan fundamentalmente.
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