MicroCal PEAQ-ITC avec solvants organiques : Conseils et précautions

par Verna Frasca, Tuesday, 23rd June 2020

Résumé

Il y a un intérêt croissant pour les applications de calorimétrie de titration isotherme (ITC) qui nécessitent de dissoudre les partenaires de liaison dans un solvant organique. Cela inclut les réactions chimiques hôte-invité, les nanoparticules et les matériaux insolubles. Pour des résultats réussis, le protocole expérimental avec des solvants organiques nécessite de légères modifications des méthodes normales avec tampons aqueux. Ce blog inclut des conseils pour réaliser des expériences réussies avec des solvants organiques sur un système MicroCal PEAQ-ITC.

Si vous utilisez un autre MicroCal ITC, ou si vous avez plus de questions, contactez votre bureau local Malvern Panalytical ou le service d’assistance.

Avant d’utiliser des solvants organiques avec un MicroCal PEAQ-ITC ou un autre système MicroCal ITC, veuillez revoir ces précautions avant toute expérimentation :

  • Malvern Panalytical n’a pas testé tous les composants de l’instrument avec tous les solvants organiques. Vous pouvez obtenir une liste complète des composants mouillés sur le guide utilisateur du MicroCal PEAQ-ITC, ou auprès de votre bureau régional Malvern Panalytical (une liste partielle est ci-dessous). Les MicroCal VP-ITC et iTC200 utilisent des matériaux différents.
  • Consultez les guides de résistance chimique pour plus d’informations sur les composants spécifiques de l’instrument et les solvants d’intérêt. Plusieurs guides sont disponibles en ligne.
  • Limitez le temps d’exposition du PEAQ-ITC aux solvants organiques, et retirez complètement les solvants organiques après usage. Ne laissez pas de solvants organiques dans les cellules ITC ou les seringues. Nettoyez immédiatement tout déversement.
  • Il est possible pour les gaz volatils des solvants de s’infiltrer dans l’électronique de l’instrument, et d’endommager le noyau de la cellule. C’est une réparation coûteuse.
  • Ne pas utiliser de solvants organiques avec le module de lavage PEAQ-ITC, ou l’échantillonneur automatique pour le PEAQ-ITC automatisé, à moins que le solvant ne soit connu pour être compatible avec tous les composants de l’instrument.
  • Connaissez les risques pour l’homme et l’environnement des solvants organiques, et les mesures préventives. Utilisez des solvants organiques dans un laboratoire bien ventilé, et un équipement de protection personnelle approprié. Éliminez les déchets de solvants organiques par des méthodes appropriées.

Voici une liste de solvants connus pour être compatibles avec MicroCal PEAQ-ITC :

  • Tampons aqueux entre pH2-pH12
  • 1 M NaCl
  • 50% DMSO
  • 50% acétonitrile
  • 100% Méthanol
  • 50% Glycol éthylène
  • 20% Contrad 70
  • 14% Decon 90

Liste partielle des matériaux des surfaces mouillées sur MicroCal PEAQ-ITC – Consultez les guides de résistance chimique pour des solvants spécifiques. Cette liste n’inclut pas tous les composants mouillés du module de lavage, et tous les matériaux utilisés dans l’échantillonneur automatique PEAQ-ITC.

  • Alliage Hastelloy C276 : cellules ITC
  • Acétal (aussi appelé Delrin) : gobelets de trop-plein du port de cellule ITC
  • Acier inoxydable 316 : seringue d’injection, seringue de chargement manuel des cellules, ports de cellule ITC
  • Acier inoxydable 303 : écrou de seringue d’injection
  • PEEK : adaptateur de port de remplissage (FPA), module de lavage
  • Kalrez : adaptateur de port de remplissage (FPA)
  • PTFE : pipette d’injection, manchon de palier de seringue d’injection, seringue de chargement manuel de cellules
  • Verre borosilicaté : seringue d’injection, seringue de chargement manuel de cellules
  • Tuyau Tygon 2375 : pour le module de lavage et l’assemblage FPA
  • Polypropylène : raccords à connexion rapide pour le module de lavage et l’assemblage de l’adaptateur de port de remplissage (FPA)
  • FEP (polytétrafluoroéthylène fluoré) : gaine pour seringue de chargement manuel de cellules
  • REMARQUE : Certains solvants organiques peuvent ramollir les tubes de 0,2 mL utilisés pour remplir la seringue d’injection, et dégrader l’adhésif utilisé pour assembler la seringue de chargement manuel de cellules.

Comment réaliser des expériences avec des solvants organiques

Préparation des échantillons avec des solvants organiques :

  • Chaque partenaire de liaison pour la titration ITC doit être dans un solvant identique. Toute divergence due à un autre solvant ou additif entraînera une grande chaleur de fond.
  • Utilisez des solvants secs fournis dans des ampoules scellées, ou séchés avec un tamis moléculaire. Cela réduira la contamination par l’eau pendant l’expérience ITC.
  • L’échantillon doit être pur, sans matériaux supplémentaires, additifs, solvants, etc.
  • Pesez soigneusement les échantillons et mélangez-les avec le solvant. Utilisez-les immédiatement pour éviter les variations de concentration, la contamination par l’humidité, etc.
  • Si vous devez remplacer un solvant par un autre avant un ITC, assurez-vous que tout le solvant initial est retiré de l’échantillon par une méthode appropriée (c’est-à-dire lyophilisation).
  • Si vous utilisez un solvant mélangé (c’est-à-dire 50% acétonitrile/50% eau) : ceux-ci sont très difficiles à correspondre exactement. Assurez-vous de réaliser des titrations de contrôle appropriées.
  • La dégazage des échantillons avant l’ITC peut ne pas être efficace pour les solvants organiques. Soyez prudent quant à un éventuel dégazage lors du remplissage de la cellule et de la seringue ITC.
  • Si vous utilisez un solvant volatil, notez que les concentrations d’échantillons dans la cellule ITC et la seringue changeront probablement pendant le stockage, et pendant l’expérience ITC, en raison de l’évaporation du solvant.

Préparation des cellules MicroCal PEAQ-ITC et de la seringue d’injection pour des expériences avec des solvants organiques

Avant la première expérience :

  • Nettoyez les cellules ITC de l’échantillon et de référence ainsi que la seringue d’injection avec 20% Contrad 70 (ou 14% Decon 90), suivi de plusieurs rinçages à l’eau pour enlever les protéines et autres contaminants. Répétez le nettoyage si nécessaire. Enlevez l’eau.
  • Rincez la seringue d’injection ITC avec du méthanol, puis séchez avec la pompe PEAQ-ITC pour enlever le méthanol.
  • Rincez les cellules ITC de l’échantillon et de référence avec du méthanol, en utilisant une seringue de remplissage manuelle. Enlevez le méthanol.
  • Avec les cellules ITC vides, thermostatez à 60 °C, pendant 30-60 minutes pour évaporer le méthanol. Cela séchera les cellules ITC.
  • Thermostatez les cellules ITC à la température expérimentale.
  • Remplissez la cellule de référence avec le solvant expérimental (n’utilisez pas d’eau).
  • Remplissez la cellule de l’échantillon avec l’échantillon dans le solvant.
  • Remplissez la seringue d’injection avec l’échantillon dans le solvant.

Entre les expériences avec le même solvant :

  • Retirez l’échantillon de la cellule d’échantillon avec une seringue de remplissage manuelle. Rincez la cellule avec du solvant plusieurs fois, à l’aide d’une seringue de remplissage manuelle. Remplissez la cellule d’échantillon avec un nouvel échantillon + solvant.
  • Rincez la seringue ITC plusieurs fois avec le solvant. Utilisez l’adaptateur de port de remplissage connecté à la seringue, en contournant le module de lavage PEAQ-ITC. Remplissez la seringue avec l’échantillon + solvant.
  • Remplacez le solvant dans la cellule de référence si l’évaporation a eu lieu.

Après l’expérience finale dans le solvant organique :

  • Retirez la solution de solvant des cellules d’échantillon et de référence avec une seringue de remplissage manuelle. Si le solvant n’est pas miscible avec l’eau, rincez les cellules ITC plusieurs fois avec du méthanol avec une seringue de remplissage manuelle. Suivez par un lavage avec de l’eau et une solution détergente. Rincez avec de l’eau et laissez de l’eau fraîche dans les cellules d’échantillon et de référence.
  • Si le solvant n’est pas miscible avec l’eau, rincez la seringue ITC plusieurs fois avec du méthanol, puis de l’eau et une solution détergente. Rincez avec de l’eau et du méthanol, stockez la seringue à sec.
  • Si le solvant n’est pas miscible avec l’eau, rincez la seringue de remplissage manuelle plusieurs fois avec du méthanol, puis une solution aqueuse. Stockez la seringue à sec.
  • Assurez-vous que tout déversement de solvant organique sur l’instrument est nettoyé.

Conception expérimentale suggérée et expériences de contrôle

  • Pour MicroCal PEAQ-ITC : 25 °C, 19 injections de 2 µL, intervalle de 150 secondes, agitation de 500-750 tr/min (suggérez une vitesse d’agitation inférieure à 1000 tr/min pour les solvants organiques).
  • Une vitesse d’agitation plus lente peut être nécessaire pour réduire le bruit de fond entre les injections, et/ou une température différente.
  • Si le fond change, cela peut être dû à des bulles dans la cellule ITC et/ou la seringue.
  • Il est important de réaliser plusieurs titrations ITC de contrôle, pour s’assurer que les changements de chaleur observés sont dus à la liaison, et non à un autre processus ou à un déséquilibre des solvants.
    • Eau titrée dans l’eau : c’est le test recommandé pour le fonctionnement général de l’ITC.
    • Solvant titré dans le solvant.
    • « Ligand/invité » + solvant dans la seringue ITC, titré dans le solvant uniquement dans la cellule ITC.
    • Solvant uniquement dans la seringue ITC, titré dans la « macromolécule/hôte » + solvant dans la cellule ITC.
    • Toutes ces expériences de contrôle devraient donner des changements petits et reproductibles par injection, avec peu de bruit.
  • Si les changements de chaleur par injection sont plus importants que prévu pour les paramètres de contrôle et/ou les expériences, recherchez des sources de contamination par l’humidité et des déséquilibres de solvants, et assurez-vous que les cellules ITC et la seringue ont été nettoyées.
  • S’il n’y a aucune preuve de liaison et/ou de saturation de liaison, vérifiez également les concentrations.

Exemple : Interaction hôte-invité dans l’acétonitrile

  • Données ITC brutes (en haut) et ajustement des données à un modèle d’ensemble de sites (en bas) pour la réaction de reconnaissance hôte-invité dans l’acétonitrile.
  • « Invité » dans la seringue à 17,5 mM et « hôte » dans la cellule à 0,7 mM.
  • Expériences réalisées avec MicroCal PEAQ-ITC, analysées avec le logiciel PEAQ-ITC.
Données ITC brutes (en haut) et ajustement des données à un modèle d’ensemble de sites (en bas) pour la réaction de reconnaissance hôte-invité dans l’acétonitrile

Lectures complémentaires :

Cet article a peut-être été traduit automatiquement