Em experimentos bioquímicos,Reservatório CAPSComo um importante amortecedor alcalino, é amplamente utilizado na absorção Western, em reacções catalisadas por enzimas e na separação HPLC devido ao seu valor de pKa estável (cerca de 10,4), boa solubilidade em água (até 11,5%).07 mg/ml a 25 °C)No entanto, os experimentadores constatam frequentemente que a solubilidade do CAPS diminui significativamente a baixas temperaturas (como 4 °C ou -20 °C),levando a dificuldades na preparação do amortecedor ou concentração desigualEste artigo analisará este fenômeno a partir de três níveis: mecanismos moleculares, fatores ambientais e operações experimentais,e propor soluções de otimização específicas.
Mecanismo molecular de diminuição da solubilidade a baixa temperatura
O processo de dissolução do CAPS é essencialmente o processo de suas moléculas formando uma camada de hidratação com moléculas de água através de ligação de hidrogênio.o grupo de ácido sulfónico (- SO3H) e o grupo amino (- NH-) nas moléculas de CAPS combinam-se com as moléculas de água através de interações polares para formar complexos de solventes solutos estáveisContudo, à medida que a temperatura diminui, o movimento térmico das moléculas de água enfraquece, e a rede de ligação de hidrogénio tende a tornar-se rígida.resultando numa diminuição da energia de ligação entre as moléculas de CAPS e as moléculas de águaOs dados experimentais mostram que a solubilidade do CAPS diminui cerca de 30% a 4 °C em comparação com 25 °C, o que está estreitamente relacionado com alterações nas propriedades dinâmicas das moléculas de água.
Além disso, o comportamento de cristalização do CAPS sofre mudanças significativas a baixas temperaturas.Quando a temperatura cai abaixo do ponto crítico, as moléculas formam uma estrutura reticular ordenada através de interações hidrofóbicas e empilhamento π - π.Este processo de transição de fase reduz ainda mais a solubilidade do CAPS e até leva à precipitação de partículas sólidas não dissolvidasPor exemplo, quando se prepara uma solução tampão de CAPS, se o solvente não for suficientemente pré-aquecido, podem freqüentemente ser observados precipitados floculantes brancos.que é uma manifestação direta da cristalização induzida a baixa temperatura.
Efeito sinérgico dos factores ambientais na solubilidade
Em experimentos de força de íons de solvente, a água desionizada é frequentemente usada para preparar solução tampão CAPS.Formarão complexos com os grupos de ácido sulfónico nas moléculas CAPSEm temperaturas baixas, a hidratação dos íons é reforçada, a estabilidade do complexo é melhorada e a diminuição da solubilidade é ainda mais exacerbada.Por exemplo:, numa solução contendo 0,1 mM Ca 2 +, a solubilidade do CAPS a 4 °C é reduzida em 15% em comparação com o sistema de água pura.
A solubilidade do CAPS está estreitamente relacionada com o seu estado de dissociação devido às flutuações do pH. Quando o pH é inferior a pKa (10,4), as moléculas de CAPS existem em forma protonada (- SO3H) com alta solubilidade;Quando o pH se aproxima ou excede o pKa, a solubilidade da forma desprotonada (- SO −) diminui significativamente.o valor do pH da solução tampão pode desviar devido à dissolução de CO2 ou à hidrólise de impurezas, afetando indiretamente o comportamento de dissolução dos CAPS.
Compreendendo o mecanismo molecular e os fatores ambientais que contribuem para a diminuição da solubilidade a baixa temperatura do CAPS,Os investigadores podem otimizar o processo de preparação e as condições de armazenagem de forma específica para garantir a estabilidade do desempenho do tampãoNo futuro, com o desenvolvimento de novos agentes de amortecimento zwitteriónicos, espera-se que as limitações do CAPS em experimentos a baixas temperaturas sejam fundamentalmente resolvidas.
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