HEPESバッファー
HEPESは、2-[4-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-1-イル]エタンスルホン酸、4-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-1-エタンスルホン酸、またはN-[2-ヒドロキシエチル]ピペラジン-N′-[2-エタンスルホン酸]とも呼ばれる、両性イオン特性を持つ有機化合物です。基本的に可溶性でpKa値は7.55であり、生理学的なpH値を維持するために有効なバッファーとなります。HEPESの金属イオン結合能はほとんどなく、膜不透過性です。また、生化学反応に対する影響はわずかで、UVおよび可視吸光度は非常に低値です。
バッファーとしてのHEPES
HEPESは水溶液の安定したpHの維持に有用な、生化学研究における生物学的バッファーとして一般的に使用されます。特にpH6.8~8.2の範囲でバッファーとして有効です。少量の酸または塩基が添加されても、比較的一定のpHを維持できます。
細胞培養株におけるHEPES
HEPESはヒトリンパ球様細胞株の培養の際に、保存培地として使用されます。細胞培養培地でバッファーとして使用され、CO2非依存性のため、インキュベーター外で培地を取り扱う場合でも安定したpH値を確保します。また、HEPESは細胞に対して無毒であり、細胞に吸収されないため、保存中の細胞生存能の維持に適しています。
HEPESを培地に添加すると、リソソームのオートファジー活性が促進され、細胞内の炎症シグナル伝達が増加することが示されています。また、微細藻類培養培地の水素イオン緩衝にも利用されており、淡水および人工海水培地のpHの安定化に有効です。
分子生物学グレードのHEPES
HEPESバッファーは、HIV-1感染細胞に対して顕著な細胞保護特性を示す、安定性に優れた銀ナノ粒子を製造するために使用されます。単一濃度のポリアクリルアミドゲル上でのタンパク質分離効率を高めるために使用され、タンパク質分析のためのウェスタンブロッティング手順の最適化に適しています。
pH 8.0でHEPESバッファーが存在すると、銅(II)-サリチルアルドキシム錯体[Cu(II)-SA]の酸化還元プロセスにおけるCu(II)-SA錯体の還元電流が2倍増加しました。HEPESバッファーは、マグネシウムベースの物質のin vitro分解研究に使用されます。その緩衝能力は、分解溶液中でバランスのとれたpHレベルを一貫して維持するうえで有用です。
胚培養におけるHEPES
HEPES緩衝培地は、ブタ胚を1細胞期から胚盤胞まで培養するために使用され、ウマ胚の短期保存にも使用されます。
多目的溶液としてのHEPES
HEPES溶液は、金ナノ粒子、銀ナノ粒子、白金族金属ナノ粒子、金属酸化物ナノ構造などのナノ材料の製造によく使用されます。その役割は還元剤としての役割を超え、金属ナノ粒子の凝集を防ぐ安定化剤としても機能します。この特性により、HEPESはナノ材料の合成において不可欠な成分となっています。安定した均一なナノ構造の作製をサポートするためです。
また、HEPES溶液は、ネプツニウム(IV)と安定した錯体を形成し、以後の化学変化と凝集を阻害することにより、ネプツニウム(IV)の加水分解錯生成に使用されます。この安定化は、核廃棄物管理において、廃棄物貯蔵所内のネプツニウム(IV)の完全性と封じ込めを維持するために不可欠です。
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