MicroCal PEAQ-ITC 與有機溶劑：提示與注意事項

經過 Verna Frasca, Tuesday, 23rd June 2020

摘要

對於需要將配對物質溶解於有機溶劑中的等溫滴定量熱法(ITC)應用的興趣愈來愈濃厚。這些應用包括客體-主體化學反應、納米顆粒和不溶材料。為了取得成功的結果，使用有機溶劑的實驗方案需要對一般的水溶液緩衝方法進行小幅修改。本博客包含了使用MicroCal PEAQ-ITC系統進行成功實驗的提示。

如果您使用的是其他的 MicroCal ITC，或者有更多問題，請聯繫您當地的 Malvern Panalytical 辦事處或服務台。

在您使用 MicroCal PEAQ-ITC 或其他 MicroCal ITC 系統進行有機溶劑實驗之前，請先檢閱以下注意事項：

  • Malvern Panalytical 未針對所有有機溶劑測試所有儀器組件。您可以從 MicroCal PEAQ-ITC 用戶指南或區域 Malvern Panalytical 辦事處獲取完整的濕潤表面組件列表（以下是部分列表）。MicroCal VP-ITC 和 iTC200 使用的一些材料不同。
  • 檢查化學抗性指南以獲取特定儀器組件和感興趣的溶劑的更多信息。網上有多份指南可供使用。
  • 限制 PEAQ-ITC 暴露於有機溶劑的時間，用後徹底移除有機溶劑。不要將有機溶劑留在 ITC 細胞或注射器中。立即清理任何溢出。
  • 溶劑的揮發性氣體可能滲入儀器的電子窗並損壞細胞核心。這將需要昂貴的維修。
  • 不要在 PEAQ-ITC 洗滌模塊或自動 PEAQ-ITC 的自動取樣器中使用有機溶劑，除非已知溶劑與所有儀器組件兼容。
  • 了解有機溶劑的人類和環境風險以及預防措施。在通風良好的實驗室中使用有機溶劑，並配戴適當的個人防護設備。以適當的方法丟棄有機溶劑廢物。

與 MicroCal PEAQ-ITC 兼容的已知溶劑列表：

  • pH2-pH12 間的水溶液緩衝液
  • 1 M NaCl
  • 50% DMSO
  • 50% 乙腈
  • 100% 甲醇
  • 50% 乙二醇
  • 20% Contrad 70
  • 14% Decon 90

MicroCal PEAQ-ITC 上部分濕潤表面材料列表 – 檢查化學抗性指南以了解特定溶劑。本列表不包括洗滌模塊的所有濕潤組件以及 PEAQ-ITC 自動取樣器中使用的所有材料。

  • 哈氏合金C276：ITC细胞
  • 縮醛（又稱 Delrin）：ITC 细胞端口溢流杯
  • 不銹鋼316：注射器，手動細胞加載注射器，ITC細胞端口
  • 不銹鋼303：注射器螺母
  • PEEK：填充端口適配器（FPA），洗滌模塊
  • Kalrez：填充端口適配器（FPA）
  • PTFE：注射移液器，注射器承載套筒，手動細胞加載注射器
  • 硼矽玻璃：注射器，手動細胞加載注射器
  • Tygon 2375：洗滌模塊和 FPA 組件的管路
  • 聚丙烯：洗滌模塊和填充端口適配器（FPA）組件的快速連接接頭
  • FEP（氟乙烯丙烯）：手動細胞加載注射器的護套
  • 注意：某些有機溶劑可以軟化用於填充注射器的0.2 mL管，並劣化用於組裝手動細胞加載注射器的粘合劑。

如何使用有機溶劑進行實驗

使用有機溶劑進行樣品制备：

  • ITC 滴定的每個結合配體須在相同的溶劑中。由於其他溶劑或添加劑造成的不匹配會引起大的背景熱。
  • 使用乾燥溶劑，密封安瓿中供應的或用分子篩乾燥的。這將減少 ITC 實驗期間的水分污染。
  • 樣品應該是純的，沒有額外的材料、添加劑、溶劑等。
  • 仔細稱量樣品並與溶劑混合。立即使用以防止濃度變化、受潮污染等。
  • 如果需在 ITC 前置換一種溶劑為另一種，請確保所有初始溶劑均已通過合適的方法（即凍乾）從樣品中移除。
  • 如果使用混合溶劑（即50%乙腈/50%水）：這些很難精確匹配。請確保您進行了適當的對照滴定。
  • 有機溶劑在 ITC 前脫氣可能無效。加注 ITC 細胞和注射器時小心潛在的放氣。
  • 如果使用揮發性溶劑，請注意樣品濃度在 ITC 細胞和注射器內會在存儲期間和 ITC 實驗中發生變化，因爲溶劑蒸發。

MicroCal PEAQ-ITC 細胞和注射器的制备用于有機溶劑實驗

在第1次實驗前：

  • 使用20% Contrad 70（或14% Decon 90）清洗樣品和參考 ITC 細胞及注射器，隨後用多次水洗去除蛋白質和其他污染物。如有需要可重複清洗。去除水。
  • 用甲醇沖洗 ITC 注射器，然後用 PEAQ-ITC 泵乾燥以去除甲醇。
  • 用甲醇沖洗樣品和參考 ITC 細胞，使用手動細胞加注注射器。去除甲醇。
  • ITC 細胞空，設定溫度至60°C，維持30-60分鐘以蒸發甲醇。這將乾燥 ITC 細胞。
  • 將 ITC 細胞設定至實驗溫度。
  • 用實驗溶劑填充參考細胞（不要使用水）。
  • 用溶劑中的樣品填充樣品細胞。
  • 用溶劑中的樣品填充注射器。

在相同溶劑之間的實驗：

  • 用手動細胞加注注射器去除樣品細胞中的樣品。用溶劑多次沖洗細胞，使用手動細胞加注注射器。用新的樣品+溶劑填充樣品細胞。
  • 用溶劑多次沖洗 ITC 注射器。使用與注射器連接的填充端口適配器來繞過 PEAQ-ITC 洗滌模塊。注射器內填充樣品+溶劑。
  • 如果發生蒸發，替換參考細胞中的溶劑。

有機溶劑中最後一個實驗後：

  • 用手動細胞加注注射器從樣品和參考細胞中移除溶劑。如果溶劑不能與水混溶，則用甲醇多次清洗 ITC 細胞。用水和洗滌劑溶液清洗。用水沖洗並在樣品和參考細胞中留下一些新鮮水。
  • 如果溶劑不能與水混溶，則用甲醇多次沖洗 ITC 注射器，然後用水和洗滌劑溶液。用水和甲醇沖洗後，將注射器乾燥存放。
  • 如果溶劑不能與水混溶，則用甲醇多次沖洗手動细胞加注注射器，然後用水溶液。將注射器乾燥存放。
  • 確保任何溢出的有機溶劑得到清理。

建議的實驗設計和對照實驗

  • 對 MicroCal PEAQ-ITC：25℃，19次2μL注射，150秒間隔，500-750 rpm 攪拌（建議有機溶劑的攪拌速度低於1000 rpm）。
  • 可能需要較慢的攪拌速度以減少注射間的基線噪音，和/或不同的溫度。
  • 若基線偏移，可能是由於 ITC 細胞和/或注射器中的氣泡所致。
  • 重要的是要進行若干對照 ITC 滴定，以確保觀察到的熱變化是由於結合，而不是由於其他過程或溶劑不匹配所致
    • 水滴定入水：這是對整體 ITC 功能進行測試的推薦方法
    • 溶劑滴定入溶劑
    • “配體/客體”+溶劑在ITC注射器中，滴定入僅含溶劑的ITC细胞
    • 僅含溶劑的ITC注射器，滴定入含有“可溶性大分子/宿主”的溶劑中的ITC细胞
    • 以上所有對照實驗都應該給出小而可重複的每次注射變化，且噪音低。
  • 如果每次注射的熱變化大於預期的對照和/或實驗，請尋找水分污染和溶劑不匹配的來源，並確保 ITC 細胞和注射器已清洗。
  • 如果沒有證據表明結合和/或結合飽和，還應檢查濃度。

範例：乙腈中的宿主與客體交互作用

  • 客體-宿主識別反應在乙腈中的原始 ITC 數據（上方）和數據擬合至一組位點模型（下方）
  • 注射器中“客體”濃度為 17.5 mM，細胞中“宿主”濃度為 0.7 mM。
  • 實驗由 MicroCal PEAQ-ITC 執行，並使用 PEAQ-ITC 軟件進行分析。
客體-宿主識別反應在乙腈的原始ITC數據（上方）和數據擬合至一組位點模型（下方）

進一步閱讀:

這篇文章可能已自動翻譯