MicroCal PEAQ-ITC与有机溶剂：提示和注意事项

by Verna Frasca, Tuesday, 23rd June 2020

摘要

使用等温滴定量热法（ITC）应用中，需要将结合物溶解在有机溶剂中，这种兴趣日益增长。其中包括宾主化学反应、纳米颗粒和不溶性材料。为了获得成功的实验结果，使用有机溶剂的实验方案需要对通常用水性缓冲液的方法进行小幅修改。本博客中介绍了在 MicroCal PEAQ-ITC 系统上成功进行有机溶剂实验的提示。

如果您使用的是其他 MicroCal ITC 仪器，或有更多问题，请联系您所在地区的 Malvern Panalytical 办事处或帮助台。

在使用 MicroCal PEAQ-ITC 或其他 MicroCal ITC 系统执行有机溶剂实验之前，请先查看以下注意事项：

  • Malvern Panalytical 尚未测试所有仪器组件与所有有机溶剂的兼容性。您可以从 MicroCal PEAQ-ITC 用户指南或您所在地区的 Malvern Panalytical 办事处获取浸湿表面组件的完整列表（部分列表如下）。MicroCal VP-ITC 和 iTC200 使用一些不同的材料。
  • 查阅化学耐受性指南以获取关于特定仪器组件和感兴趣溶剂的更多信息。在线有不少可用的指南。
  • 限制 PEAQ-ITC 暴露于有机溶剂的时间，并在使用后彻底去除有机溶剂。不要将有机溶剂保存在 ITC 单元或注射器中。立即清理任何溢出。
  • 溶剂的挥发性气体可能渗入仪器电子设备并损坏单元核心。这是一项昂贵的修复。
  • 除非确认溶剂与所有仪器组件兼容，否则不要在 PEAQ-ITC 洗涤模块或自动样品进样器上使用有机溶剂。
  • 了解有机溶剂对人体和环境的风险以及预防措施。在通风良好的实验室中使用有机溶剂并使用适当的个人防护设备。通过适当的方法丢弃有机溶剂废物。

以下是与 MicroCal PEAQ-ITC 兼容的已知溶剂列表：

  • pH2-pH12 之间的水性缓冲液
  • 1 M NaCl
  • 50% DMSO
  • 50% 乙腈
  • 100% 甲醇
  • 50% 乙二醇
  • 20% Contrad 70
  • 14% Decon 90

MicroCal PEAQ-ITC 上部分浸湿表面材料列表 – 请查阅化学耐受性指南以获取特定溶剂的信息。此列表不包括洗涤模块的所有浸湿组件，和 PEAQ-ITC 自动样品进样器使用的所有材料。

  • Hastelloy 合金 C276：ITC 单元
  • 聚缩醛（也称为 Delrin）：ITC 单元接口溢流杯
  • 不锈钢 316：注射注射器，手动单元装载注射器，ITC 单元接口
  • 不锈钢 303：注射注射器螺母
  • PEEK：填充接口适配器（FPA），洗涤模块
  • Kalrez：填充接口适配器（FPA）
  • PTFE：注射移液器，注射注射器轴承套，手动单元装载注射器
  • 硼硅酸玻璃：注射注射器，手动单元装载注射器
  • Tygon 2375：洗涤模块和 FPA 组件用软管
  • 聚丙烯：用于洗涤模块和填充接口适配器（FPA）组件的快速连接件
  • FEP（氟化乙烯丙烯）：手动单元装载注射器的鞘套
  • 注意： 某些有机溶剂会软化用于注满注射器的 0.2 mL 管，并且会降解用于组装手动单元装载注射器的粘合剂。

如何进行有机溶剂实验

使用有机溶剂进行样品制备：

  • ITC 滴定的每个结合物都需要在相同的溶剂中。由另一种溶剂或添加剂导致的不匹配会导致较大的背景热量。
  • 使用干燥溶剂，以密封安瓿供应或用分子筛干燥。这将减少在 ITC 实验期间的水污染。
  • 样品应纯净，不含额外的材料、添加剂、溶剂等。
  • 小心称量样品并与溶剂混合。立即使用以防止浓度变化、湿气污染等。
  • 如果需要在 ITC 之前用另一种溶剂替换一种溶剂，请确保通过适当的方法（例如冷冻干燥）从样品中完全去除初始溶剂。
  • 如果使用混合溶剂（例如 50%乙腈/50%水），这些溶剂非常难以完全匹配。请确保进行适当的对照滴定。
  • 在 ITC 之前脱气样品对于有机溶剂可能无效。在填充 ITC 单元和注射器时要小心潜在的气体逸出。
  • 如果您使用的是挥发性溶剂，请注意 ITC 单元和注射器中的样品浓度在储存期间和 ITC 实验过程中可能会因溶剂挥发而发生变化。

MicroCal PEAQ-ITC 单元和注射注射器的制备以进行有机溶剂实验

首次实验之前：

  • 使用 20% Contrad 70（或 14% Decon 90）清洗样品和参比 ITC 单元及注射注射器，随后用几次水清洗以去除蛋白质和其他污染物。必要时重复清洗。去除水。
  • 用甲醇冲洗 ITC 注射注射器，然后用 PEAQ-ITC 泵吹空以去除甲醇。
  • 用手动单元填充注射器用甲醇冲洗样品和参考 ITC 单元。去除甲醇。
  • 在 ITC 单元空置的情况下，将其恒温至 60°C，30-60 分钟以蒸发甲醇。这将干燥 ITC 单元。
  • 将 ITC 单元恒温至实验温度。
  • 用实验溶剂（不要用水）填充参比单元。
  • 用溶剂中的样品填充样品单元。
  • 用溶剂中的样品填充注射注射器。

在实验之间使用相同溶剂：

  • 手动单元加载注射器移走样品单元中的样品。用手动单元加载注射器用溶剂反复冲洗单元。用新样品+溶剂填充样品单元。
  • 用溶剂反复冲洗 ITC 注射器。使用填充接口适配器连接注射器，绕过 PEAQ-ITC 洗涤模块。填充样品+溶剂的注射器。
  • 如果发生蒸发，请更换参考单元中的溶剂。

在有机溶剂中进行最后实验后：

  • 用手动单元加载注射器移走样品和参比单元中的溶剂溶液。如果溶剂能够与水混溶，用手动单元加载注射器用甲醇反复冲洗 ITC 单元。随后用水和洗涤剂溶液清洗。用水冲洗，并将清水留在样品和参比单元中。
  • 如果溶剂能够与水混溶，用甲醇冲洗 ITC 注射器多次，然后用水和洗涤剂溶液冲洗。用水和甲醇冲洗，存放干燥的注射器。
  • 如果溶剂能够与水混溶，用手动单元填充注射器多次用甲醇，然后用水溶液冲洗。存放干燥的注射器。
  • 确保仪器上的有机溶剂溢出得到清理。

建议的实验设计和对照实验

  • 对于 MicroCal PEAQ-ITC：25 °C, 19 X 2 µL 注射, 150秒间隔, 搅拌速度500-750 rpm（建议有机溶剂的搅拌速度低于1000 rpm）。
  • 可能需要较慢的搅拌速度以减少注射之间的噪音基线，和/或不同温度。
  • 如果基线漂移，这可能是由于 ITC 单元和/或注射器中的气泡引起的。
  • 执行多个对照 ITC 滴定实验非常重要，以确保观察到的热变化是由于结合引起的，而不是其他过程或溶剂不匹配造成的：
    • 水滴定到水中：这是推荐的整体 ITC 功能测试。
    • 溶剂滴定到溶剂中。
    • 在 ITC 注射器中的“配体/客体”+溶剂滴定到仅在 ITC 单元中的溶剂。
    • 仅在 ITC 注射器中的溶剂滴定到在 ITC 单元中的“大分子/主体”+溶剂中。
    • 所有这些对照实验应产生每次注射的小而可重复的变化，并且噪音低。
  • 如果每次注射的热量变化大于对照和/或实验的预期值，请查找水污染和溶剂不匹配的来源，并确保清洁了 ITC 单元和注射器。
  • 如果没有结合和/或结合饱和的证据，请检查浓度。

示例：乙腈中的宾主相互作用

  • 用于乙腈中宾主识别反应的原始 ITC 数据（顶部）和拟合的单集合模型数据（底部）
  • 在注射器中的“客体”为 17.5 mM，在单元中的“主体”为 0.7 mM。
  • 使用 MicroCal PEAQ-ITC 执行的实验，使用 PEAQ-ITC 软件分析。
用于乙腈中宾主识别反应的原始 ITC 数据（顶部）和拟合的单集合模型数据（底部）

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