緩沖溶液的組成、緩沖原理及其在生物化學(xué)方面的應(yīng)用
緩沖溶液是許多生化反應(yīng)、生產(chǎn)、實驗過程中的重要溶液，對穩(wěn)定溶液的酸堿度有重要的影響。本文以最常見的幾種緩沖體系——磷酸鹽緩沖溶液、硼酸鹽緩沖溶液、三羥甲基氨基甲烷（簡稱Tris）-HCl緩沖溶液、羥乙基哌嗪乙磺酸（供注射用）（簡稱HEPES）緩沖溶液為例，介紹緩沖溶液的組成、緩沖原理及其在生物化學(xué)方面的應(yīng)用。
對于絕大多數(shù)生物制劑（如疫苗、抗體、ADC偶聯(lián)藥物、脂質(zhì)體等）而言，實驗操作、實際生產(chǎn)以及生物體內(nèi)的生化反應(yīng)等都需要在特定的pH值范圍內(nèi)才能正常有效地進(jìn)行，從而得到準(zhǔn)確的實驗結(jié)論或發(fā)揮最好的治療效果。
在這些反應(yīng)過程中酸堿緩沖溶液經(jīng)常發(fā)揮著非常重要的作用。如人體血漿中存在NaHCO3-H2CO3、蛋白質(zhì)鈉鹽-蛋白質(zhì)、氧合血紅蛋白鉀鹽-氧合血紅蛋白等緩沖對構(gòu)成血漿的酸堿緩沖系統(tǒng)，以維持正常人血漿的pH值在7.35~7.45。若血漿pH值低于7.35或者高于7.45則分別會引起酸中毒和堿中毒，危及生命。
緩沖液的概念
酸堿緩沖溶液是指能夠抵抗外加少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及水的稀釋作用，并維持溶液pH值基本不變的溶液。常見的緩沖溶液需具備酸堿緩沖對，緩沖對可以是兩種不同的物質(zhì)，如HAc-NaAc緩沖溶液中的HAc和NaAc，也可以是一種物質(zhì)里同時含有互為共軛酸堿的不同基團(tuán)，如鄰苯二甲酸氫鉀中的羧基（-COOH）和羧酸根（-COO-）。當(dāng)然，濃度很大的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液中即使不含有酸堿緩沖對也有一定的緩沖能力，因為外加少量的酸或堿對強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的濃度變化影響很小，所以pH值基本不變。
緩沖溶液的作用原理是通過互為酸堿緩沖對之間的酸堿平衡移動來抵御外加少量酸、堿以及稀釋作用的。緩沖溶液自身pH值可根據(jù)公式進(jìn)行計算，緩沖溶液的緩沖能力可以用緩沖容量進(jìn)行標(biāo)度。但是，任何緩沖溶液的緩沖能力都是有限的，因為當(dāng)大量的H+或OH-進(jìn)入溶液時，緩沖溶液中的緩沖對將被大量消耗，抗堿、抗酸的作用也隨之減弱直到消失。
實際應(yīng)用中各緩沖對組成的緩沖溶液都有最佳的緩沖范圍。在實際生產(chǎn)過程中，如果選擇的緩沖溶液緩沖范圍與預(yù)期偏差較大，使用大量強(qiáng)酸/強(qiáng)堿或許可以強(qiáng)行將溶液pH調(diào)至預(yù)期值，但此時溶液體系的緩沖容量已消耗殆盡，無法起到應(yīng)有的緩沖保護(hù)效果，對制劑產(chǎn)品后續(xù)的加工及長期儲存穩(wěn)定性造成影響。
對于絕大多數(shù)生物制劑（如疫苗、抗體、ADC偶聯(lián)藥物、脂質(zhì)體等）而言，實驗操作、實際生產(chǎn)以及生物體內(nèi)的生化反應(yīng)等都需要在特定的pH值范圍內(nèi)才能正常有效地進(jìn)行，從而得到準(zhǔn)確的實驗結(jié)論或發(fā)揮最好的治療效果。
在這些反應(yīng)過程中酸堿緩沖溶液經(jīng)常發(fā)揮著非常重要的作用。如人體血漿中存在NaHCO3-H2CO3、蛋白質(zhì)鈉鹽-蛋白質(zhì)、氧合血紅蛋白鉀鹽-氧合血紅蛋白等緩沖對構(gòu)成血漿的酸堿緩沖系統(tǒng)，以維持正常人血漿的pH值在7.35~7.45。若血漿pH值低于7.35或者高于7.45則分別會引起酸中毒和堿中毒，危及生命。
緩沖液的概念
酸堿緩沖溶液是指能夠抵抗外加少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及水的稀釋作用，并維持溶液pH值基本不變的溶液。常見的緩沖溶液需具備酸堿緩沖對，緩沖對可以是兩種不同的物質(zhì)，如HAc-NaAc緩沖溶液中的HAc和NaAc，也可以是一種物質(zhì)里同時含有互為共軛酸堿的不同基團(tuán)，如鄰苯二甲酸氫鉀中的羧基（-COOH）和羧酸根（-COO-）。當(dāng)然，濃度很大的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液中即使不含有酸堿緩沖對也有一定的緩沖能力，因為外加少量的酸或堿對強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的濃度變化影響很小，所以pH值基本不變。
緩沖溶液的作用原理是通過互為酸堿緩沖對之間的酸堿平衡移動來抵御外加少量酸、堿以及稀釋作用的。緩沖溶液自身pH值可根據(jù)公式進(jìn)行計算，緩沖溶液的緩沖能力可以用緩沖容量進(jìn)行標(biāo)度。但是，任何緩沖溶液的緩沖能力都是有限的，因為當(dāng)大量的H+或OH-進(jìn)入溶液時，緩沖溶液中的緩沖對將被大量消耗，抗堿、抗酸的作用也隨之減弱直到消失。
實際應(yīng)用中各緩沖對組成的緩沖溶液都有最佳的緩沖范圍。在實際生產(chǎn)過程中，如果選擇的緩沖溶液緩沖范圍與預(yù)期偏差較大，使用大量強(qiáng)酸/強(qiáng)堿或許可以強(qiáng)行將溶液pH調(diào)至預(yù)期值，但此時溶液體系的緩沖容量已消耗殆盡，無法起到應(yīng)有的緩沖保護(hù)效果，對制劑產(chǎn)品后續(xù)的加工及長期儲存穩(wěn)定性造成影響。
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