Hervorheben:
HEPES-Puffer
, 7365-45-9
, Biologischer Puffer
Diskussion über die Hochtemperatursterilisation von HEPES-Puffer
HEPES (4-Hydroxyethylpiperazinethansulfonsäure) ist ein häufig verwendeter zwitterionischer Puffer in biomedizinischen Experimenten. Viele Forscher stehen bei der Zubereitung von HEPES-Puffer vor einer operativen Entscheidung: Kann durch Hochtemperatur- und Hochdrucksterilisation (z. B. 121 °C, 15-20 Minuten) eine sterile Lösung erhalten werden? Das Verständnis des Verhaltens von HEPES bei hohen Temperaturen kann helfen, eine Verringerung der Pufferleistung oder die Einführung von experimentellen Störfaktoren zu vermeiden.
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Produkt Name
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4-Hydroxyethylpiperazinetansulfonsäure
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Chemische Abkürzung
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HEPES-Puffer
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CAS Nummer
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7365-45-9
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Aus chemischer Sicht enthalten HEPES-Moleküle einen Piperazinring und eine Ethansulfonsäureseitenkette. Bei Raumtemperatur ist der feste Pulverzustand von HEPES relativ stabil und kann lange gelagert werden. Wenn es sich jedoch in Wasser löst und auf über 100 °C erhitzt wird, können einige Moleküle thermisch abgebaut werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass HEPES-Lösungen unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen Hydrolyse- oder Oxidationsreaktionen eingehen können, wodurch geringe Mengen an Verunreinigungen entstehen. Beispielsweise kann das Stickstoffatom am Piperazinring bei hohen Temperaturen protoniert werden, was zu Reaktionen mit gelöstem Sauerstoff oder anderen Komponenten führt. Hohe Temperaturen können auch die Komplexierung von HEPES mit Spuren von Metallionen wie Eisen und Kupfer beschleunigen, was die Enzymaktivität oder das Zellwachstum in nachfolgenden Experimenten beeinträchtigen kann.rodukt Aussehen
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Weißes kristallines Pulver
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Auswirkungen der Hochtemperatursterilisation auf die Pufferkapazitätolekulare Gewicht
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238,305
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Auswirkungen der Hochtemperatursterilisation auf die Pufferkapazitätolekulare Formel
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C8H18N2O4S
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Dichte
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1,07 g/mL bei 20 °C
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Auswirkungen der Hochtemperatursterilisation auf die PufferkapazitätchmelzpunktAus chemischer Sicht enthalten HEPES-Moleküle einen Piperazinring und eine Ethansulfonsäureseitenkette. Bei Raumtemperatur ist der feste Pulverzustand von HEPES relativ stabil und kann lange gelagert werden. Wenn es sich jedoch in Wasser löst und auf über 100 °C erhitzt wird, können einige Moleküle thermisch abgebaut werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass HEPES-Lösungen unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen Hydrolyse- oder Oxidationsreaktionen eingehen können, wodurch geringe Mengen an Verunreinigungen entstehen. Beispielsweise kann das Stickstoffatom am Piperazinring bei hohen Temperaturen protoniert werden, was zu Reaktionen mit gelöstem Sauerstoff oder anderen Komponenten führt. Hohe Temperaturen können auch die Komplexierung von HEPES mit Spuren von Metallionen wie Eisen und Kupfer beschleunigen, was die Enzymaktivität oder das Zellwachstum in nachfolgenden Experimenten beeinträchtigen kann.Lagerungsbedingungen
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Raumtemperatur, licht- und feuchtigkeitsgeschützt
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PurheitMehr als 99%
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S
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Aus chemischer Sicht enthalten HEPES-Moleküle einen Piperazinring und eine Ethansulfonsäureseitenkette. Bei Raumtemperatur ist der feste Pulverzustand von HEPES relativ stabil und kann lange gelagert werden. Wenn es sich jedoch in Wasser löst und auf über 100 °C erhitzt wird, können einige Moleküle thermisch abgebaut werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass HEPES-Lösungen unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen Hydrolyse- oder Oxidationsreaktionen eingehen können, wodurch geringe Mengen an Verunreinigungen entstehen. Beispielsweise kann das Stickstoffatom am Piperazinring bei hohen Temperaturen protoniert werden, was zu Reaktionen mit gelöstem Sauerstoff oder anderen Komponenten führt. Hohe Temperaturen können auch die Komplexierung von HEPES mit Spuren von Metallionen wie Eisen und Kupfer beschleunigen, was die Enzymaktivität oder das Zellwachstum in nachfolgenden Experimenten beeinträchtigen kann.500g/Flasche, 25kg/Karton
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Hersteller
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Hubei XindeshengThermische Stabilitätseigenschaften von HEPESAus chemischer Sicht enthalten HEPES-Moleküle einen Piperazinring und eine Ethansulfonsäureseitenkette. Bei Raumtemperatur ist der feste Pulverzustand von HEPES relativ stabil und kann lange gelagert werden. Wenn es sich jedoch in Wasser löst und auf über 100 °C erhitzt wird, können einige Moleküle thermisch abgebaut werden. Frühere Studien haben gezeigt, dass HEPES-Lösungen unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen Hydrolyse- oder Oxidationsreaktionen eingehen können, wodurch geringe Mengen an Verunreinigungen entstehen. Beispielsweise kann das Stickstoffatom am Piperazinring bei hohen Temperaturen protoniert werden, was zu Reaktionen mit gelöstem Sauerstoff oder anderen Komponenten führt. Hohe Temperaturen können auch die Komplexierung von HEPES mit Spuren von Metallionen wie Eisen und Kupfer beschleunigen, was die Enzymaktivität oder das Zellwachstum in nachfolgenden Experimenten beeinträchtigen kann.HEPES-Pulver
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Tatsächliche experimentelle Beobachtungen haben gezeigt, dass HEPES-Pufferlösungen, die bei 121 °C mit Hochdruckdampf sterilisiert wurden, manchmal folgende Veränderungen aufweisen: Die Farbe der Lösung ändert sich von farblos zu hellgelb oder hellbraun; der pH-Wert verschiebt sich (normalerweise leicht abnehmend); ein neuer Absorptionspeak erscheint im UV-Absorptionsspektrum im Bereich von 240-300 nm. Diese Phänomene deuten auf die Entstehung von Abbauprodukten hin. Obwohl die Konzentration der Abbauprodukte normalerweise gering ist, können diese Veränderungen erhebliche Auswirkungen auf bestimmte hochempfindliche experimentelle Systeme haben, wie z. B. Zellkulturen, kinetische Enzymassays oder spektroskopische Analysen.
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Auswirkungen der Hochtemperatursterilisation auf die PufferkapazitätNeben dem chemischen Abbau können Hochtemperaturprozesse auch die Pufferkapazität von HEPES verändern. Der Variationskoeffizient des pKa von HEPES mit der Temperatur beträgt etwa -0,014/°C, was bedeutet, dass bei einem Temperaturanstieg von 25 °C auf 121 °C der pKa um etwa 1,3 Einheiten sinkt. Nach der Hochtemperatursterilisation wird der Puffer auf Raumtemperatur abgekühlt und sein pKa kann wiederhergestellt werden. Wenn jedoch Abbauprodukte entstehen, können diese Produkte unterschiedliche Dissoziationseigenschaften aufweisen, was zu einer Verringerung der Pufferkapazität nahe dem Ziel-pH führt. Wenn die Experimentatoren diese Veränderung nicht bemerken, können sie die pH-Stabilität des experimentellen Systems falsch einschätzen.
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Empfohlene Sterilisationsmethode
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Angesichts der potenziellen Abbau-Risiken bei Hochtemperatur- und Hochdrucksterilisation empfehlen die meisten Labore die Verwendung alternativer Methoden zur aseptischen Behandlung von HEPES-Puffer.
Filtration und Sterilisation ist derzeit eine weit verbreitete Methode. Bereiten Sie eine HEPES-Stammlösung einer bestimmten Konzentration vor (z. B. 1 M, pH auf den gewünschten Wert eingestellt) und verwenden Sie eine Polyethersulfon (PES) oder Celluloseacetat-Filtermembran mit einer Porengröße von 0,22 μm für die Vorwärts- oder Rückwärtsfiltration. Die Filtration sollte in einer Reinraumwerkbank erfolgen und das Filtrat in einem sterilen Behälter gesammelt werden. Diese Methode beinhaltet keine Erwärmung und kann die chemische Integrität von HEPES erhalten. Es ist zu beachten, dass vor der Filtration bestätigt werden sollte, dass keine anderen hitzebeständigen Komponenten (wie bestimmte Vitamine oder Reduktionsmittel) zur HEPES-Lösung hinzugefügt wurden, um eine Kontamination der Filtermembran oder eine Beeinträchtigung der Filtrationseffizienz zu vermeiden.
Wiederholtes Erhitzen vermeiden. Wenn die HEPES-Lösung bereits zubereitet wurde und keine strenge Sterilität erforderlich ist, kann eine Pasteurisierung durch Erhitzen in einem 80 °C Wasserbad für 30 Minuten erfolgen, was eine geringere zerstörerische Wirkung auf HEPES hat als die Hochdruckdampfsterilisation bei 121 °C. Die Pasteurisierung kann jedoch nicht alle hitzebeständigen Sporen abtöten, so dass sie für Langzeit-Zellkultur-Experimente, die absolute Sterilität erfordern, nicht geeignet ist.
Verpackung und Einfrieren. Für HEPES-Stammlösungen nach Filtration und Sterilisation können diese in sterile Zentrifugenröhrchen abgefüllt und bei -20 °C oder -80 °C eingefroren werden. Tauen Sie jedes Röhrchen bei Gebrauch einmal auf, um wiederholtes Einfrieren und Auftauen zu vermeiden, da der Gefrier- und Auftauprozess zu einer leichten pH-Drift oder Ausfällung führen kann.
Schlussfolgerung
HEPES-Pufferlösungen werden in der Regel nicht unter hoher Temperatur und hohem Druck sterilisiert, da Bedingungen von 121 °C zu einem gewissen Grad chemischen Abbau verursachen können, was zu Verfärbungen der Lösung, pH-Verschiebungen und einer verringerten Pufferkapazität führt. Filtration und Sterilisation ist eine zuverlässige Methode zur Erhaltung der Leistung von HEPES. Forscher sollten geeignete Sterilisations- und Konservierungsmethoden wählen, die auf den spezifischen Bedürfnissen des Experiments und der Empfindlichkeit gegenüber Reinheit basieren. Wenn eine Hochtemperaturbehandlung notwendig ist, sollten zunächst Kleinversuche durchgeführt werden, um die Leistung der Pufferlösung im Ziel-Experimentalsystem vor und nach der Sterilisation zu bewerten, um das akzeptable Niveau zu bestätigen.
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