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pH 值在细胞培养中的重要性

在影响成功细胞培养和发酵的变量中,一个关键因素是 pH 值。酸度或碱度变化可能导致非期望效应,如蛋白构象变化。pH 值变化还可能导致蛋白变性和破坏以及细胞功能受损。

缓冲液

缓冲液是一种可防止液体的酸性特性发生重大波动的化学物质。不同的缓冲系统具有不同的 pKa 范围,从而可适应最终缓冲液所需的各种 pH 值范围。细胞培养中缓冲液的主要应用是在细胞生长并产生乳酸和二氧化碳时维持稳定的 pH 值。

除调节细胞培养基的 pH 值外,缓冲液还可调节生物工艺(包括层析步骤)中所使用溶液的 pH 值。精确控制缓冲液 pH 值和离子强度对于离子交换层析 (IEX) 尤为关键,进行该层析时,电离侧基团与层析填料或其他固定相上的带电荷配基发生相互作用。

缓冲液包含质子供体(如乙酸)和共轭碱(如醋酸根离子)。将缓冲系统添加至溶液中时,其可轻松吸收或释放氢离子。因此,可在该缓冲系统的 pKa 范围内控制自由浮动氢离子浓度。

缓冲液制备 FAQ

以下是有关缓冲液制备的一些常见问题解答。

如何制备缓冲液?

将酸与其共轭碱混合或将碱与共轭酸混合,均可制备缓冲液。通过添加酸(例如 HCl)和碱(例如 NaOH)以达到所需 pH 值,即可手动制备缓冲液。也可使用自动缓冲液管理解决方案制备。

如何制备离子交换层析用缓冲液?

在 IEX 中,将具有靶分子(如蛋白)和污染物的样品调整至特定 pH 值。pH 值对于确保靶分子的净表面电荷高于或低于等电点(具体取决于使用的离子交换剂类型)至关重要。以低离子强度将样品上样至层析柱。然后改变条件以便以不同方式对结合物质进行解吸附。典型洗脱可以梯度方式提高盐浓度或改变 pH 值。

为确保每次分离都能按预期进行,务必要控制上样样品以及层析运行期间使用的缓冲液的 pH 值和离子强度。自动缓冲液制备溶液非常适用于这一任务。

什么是缓冲液自动化?

缓冲液自动化是指利用自动化系统从储备液中生产缓冲液的过程,该过程能尽可能降低对人工处理的需求。目前有两种自动缓冲液生产技术:在线稀释和在线配液。

缓冲液自动化有哪些益处?

工艺自动化可节省时间,因此可提高上游生物工艺中介质制备的效率,并能够消除下游瓶颈。缓冲液自动化还可提高最终缓冲液的准确度,从而尽可能减少生物制品生产的差异。

在线稀释与在线配液之间有何差异?

在线稀释是一种缓冲液制备技术,需要用水稀释浓缩缓冲液。需整合多个工艺流进行稀释的一些层析系统通常具备这一性能。另一方面,在线配液是以酸、碱、盐和注射用水 (WFI) 储备液配制缓冲液的技术。

在线缓冲液稀释需使用不同的多组分缓冲液浓缩液来生产各类最终缓冲液。相反,在线配液使用有限数量的储备液,每种溶液仅有一种组分。可使用这些相同的储备液自动制备多种最终缓冲液。而且这一技术可节省设施占用空间,因为不需要为所需的所有最终缓冲液储备缓冲液浓缩物。后一点在生产大量生物制品时尤为重要。