生物缓冲剂PIPES的应用及优势

PIPES，中文名为1-4-哌嗪二乙磺酸，是一种两性缓冲液pH缓冲范围是6.1-75，不溶于水，溶于NaOH水溶液。其在pH7.2-74范围内具有较好的缓冲能力。当往某些溶液中加入一定量的酸和碱时，有阻碍溶液pH变化的作用，称为缓冲作用生物缓冲这样的溶液叫做缓冲溶液。

PIPES缓冲剂的应用:

PIPES缓冲剂广泛用于细胞培养，色谱，化妆品，诊断测试，蛋白质纯化和电子显微镜研究。PIPES缓冲剂类似于MES缓冲剂和MOPS缓冲剂，不过该生物缓冲剂缺乏与大多数金属离子形成螯合物的能力，所以在金属离子溶液中推荐用作非配位缓冲剂。

PIPES缓冲剂的优势:

近段时间从专业文献上得知，在人体皮肤，人体肥厚疤以及软体动物神经组织等各种组织的超微结构观测实验所使用的戊二醛溶液中，相比较添加NaOH-PIPES缓冲剂与PIPES缓冲剂的差异。结果表明，添加了NaOH-PIPES缓冲剂后可以帮助研究人员观察到细胞器和组织之间的更多细节，并且细胞质的一致性更均匀。如果添加NaOH-PIPES缓冲剂则能更普遍的观测到微丝和微管。此外，证明了PIPESBuffer与培养物中的活细胞具有可比性。

PIPES不同于含二(2-羟乙基)氨基基团的缓冲剂(如Bis-tris，Bicine)，与多数金属离子不能形成稳定配合物，适用于含有金属离子的溶液体系中的缓冲剂。根据已有的研究结果PIPES可被应用于使用磷酸纤维素色谱纯化微管蛋白，用于凝胶过滤法纯化重组GTP结合蛋白ARF1和ARF2，作为缓冲液从大肠杆菌中结晶转酮酶。另外，由于PIPES能形成自由基，因此不适合应用于氧化还原体系。在阳离子交换色谱法，应当使用低浓度的PIPES缓冲液，这是因为PIPES具有相对较大的离子强度，而且其pKa值具有浓度依赖性。

如何选择缓冲剂？

选择缓冲体系，其解离常数pKa值应该在设定的pH上下一个pH值单位内，因为缓冲液的pKa变化超过一个pH单位时，其缓冲能力就会明显下降；

缓冲体系不应影响蛋白质的活性或者DNA的稳定性，并避免其他离子的干扰；

另外，还要考虑温度的影响：温度不仅对缓冲液有影响，对细胞也有影响，大多数动物细胞在37℃的生理状况下pH为7.0~7.5，而在温度下降到0℃时可达到8.0。

一、磷酸盐缓冲液的优缺点：

是使用很广泛的一种缓冲剂，由于它有二级解离，所以缓冲的pH值范围很广，可配置各种pH值的酸性、碱性和中性缓冲液。

优点：

易配成各种浓度

适用pH范围宽

pH受温度影响小

稀释后pH变化小

缺点：

易与常见的钙离子、镁离子及重金属离子缔合成沉淀。

二、Tris缓冲液的优缺点：

Tris缓冲液是在生物化学研究中使用较广泛的一种缓冲剂，其本身为弱碱，常用有效pH在“中性”范围。

优点：

碱性较强，可以只用这一种缓冲液配置由酸到碱的但范围pH缓冲液；

对生物化学过程干扰很小，不与钙、镁离子及重金属离子发生沉淀；

易吸收空气中的CO2，所以配制的缓冲液要盖严密封；

此缓冲液对某些pH电极发生一定干扰作用，所以要使用与Tris溶液具有兼容性的电极。

缺点：

pH受浓度影响较大，稀释10倍，pH变化大于0.1

温度效应大，如4℃时pH=8.4，37℃时pH=7.4

三、HEPES缓冲液的优缺点：

HEPES是一种非离子两性缓冲液，其在pH7.2~7.4范围内具有较好的缓冲能力，常用在生化诊断试剂盒、DNA/RNA提取试剂盒及PCR诊断试剂盒里。

优点：

在开放式培养或细胞观察时能维持较恒定的pH值，并对细胞无毒性作用。

缺点：

在高浓度时对一些细胞可能有毒，与其他缓冲剂相比价格略贵。

四、PIPES缓冲液的优缺点：

PIPES是哌嗪缓冲液家族的一员，与HEPES属于同一家族。它是两性离子Good's缓冲液，在6.1至7.5的pH范围内有效。由于pH范围与HEPES略有不同，PIPES的浓度仅为HEPES浓度的一半。

优点：

该缓冲剂不会与金属络合，因此可用于含金属离子的溶液；

可以用于色谱分析，电子显微镜固定植物细胞，以及代替草甘膦缓冲液。

缺点：

当溶液的pH值升高到6.5以上时，PIPES的游离酸才容易溶解，但是PIPES的钠盐很容易溶解；

如果使用的是游离酸形式的缓冲液，请使用氢氧化钠将其转化为钠盐，以提高在较低pH下的溶解度；

像HEPES一样，PIPES不适用于涉及氧化还原反应的实验，因为它会导致自由基的形成。

技术优势

简单及可靠的设计

● 没有辅助媒体(水，溶剂等)

● 简单的模组化设置，不间断

● 紧湊的系统，空间要求低

● 可以快速启动和停止

● 耐用的模组设计，在繁重的工作环境也能保证工作寿命

环境效益

● 常温分离，能耗低

● 无形态变化

● 无环境排放(无废水或吸附剂)

● 不需要额外的供应材料，不产生二次污染

安全性提高

● 没有与操作气瓶有关的风险

● 没有化学物质需要

经济的解决方案

● 简单的设计减少了机械要求

● 较低的安装成本

● 短的安装时间

● 操作成本低

● 低维护要求，节省时间和成本

灵活的应用程序

● 模组化设计，易于扩展

● 灵活集成主系统

● 容易调整纯度

● 灵活的安装定位

工业&运用

制氮

在工业上氮气是应用最为广泛的,可以起到防爆的作用,OBIGGS(油箱惰性化)系统用氮气可以有效的保护并降低燃油箱对飞机轮船等航空机的风险。

● 油箱惰性化

● 船只甲板情化(FPSO,FLNG, LNG等

● 化学生产

● 铁/铝/铜等金属生产

● 轮胎充气

沼气提纯

像食物残渣,粪类等经过生物发酵生产的生物气体(沼气),特别是天然的生物气体中混合了大约60%甲烷,40%二氧化碳和一小部分的微量气体,比如硫化氢。这些预处理的气体通过气体分离成纯度高于97%生物甲烷,然后进入天然气管道。

● 生物气体（来自于食物,粪类,农场等)

● 填埋的气体

● 泥浆

能源

能源生产需要一个可靠的，低成本的方案去控制各种气体，气体分离膜wan美的回应了这些挑战，用高浓缩氧气改善燃气效率，确保惰性提纯系统的安全,或者减少碳排放。

● 二氧化碳捕集储存

● 氧化燃料燃烧用的氧气生产

● 燃料电池用的氢气提纯

● 惰性系统

● 氧气从水蒸汽中的分离

微电子

半导体及显示屏制造需要一个高纯气体控制,甚至废水中的IPA(异丙酶)或者SF,《六氟化确用分离膜能生产出更多高浓缩的IPA《异丙酮）和SF。(六氟化雄)这样能循环产生额外的收盒。

● IPA(异丙醇)盐酸提纯回收利用

● 氧气、二氧化磺、氮气的控制用于Dl冰水（去离子水）

● 对于超纯水的抗静电处理

● 对于除尘的净化车间

餐饮

长途远输和延长保质期的需要，已经使得氮气成为经饮产业的一个基本条件，AIRANE一直致力于这种解决方案，应用各种气体控制改善我们生活的每一天。

● 改善保鲜包装（MAP）

● 储存课密封和水处理

● 在储存及运输中控制保鲜

● 啤酒包装中的碳化作用

● 氮气前/啤酒

● 气酒

健康产业和控制气体质量

净化空气、制氧系统日盒成为家庭、医院的必备品。

● 空气干燥器和空气过滤器

● 除温器

● 便携式制氧机

石油/天然气

在石油/天然气行业广泛的应用，分离膜能提供一个gao效低成本的方案，从原油中精炼石油、提纯氯气、过滤二氧化硫、二氧化碳、确化氢。

天然气

● 过氮气、二氧化碳、二氧化硫

● 提高石油/天然气的回收

● 离岸氮气生产

精炼

● 从合成气体中回收氢气

● 从合成气体中移除二氧化碳

● 生产富氧空气及蒸汽

石油化工

● 氢气提纯

● 从EO、PE、PVC生产中回收单元溶液

 随着冻干机的发展，其可被应用的领域也越来越多，尤其在生物领域，冻干机是用来干燥热敏性物质和需要保持生物活性的物质的一种有效新型干燥设备。现在国内许多制药企业都用冷冻干燥法加工药物，如各种抗生素、生物提取物、疫苗、酶制品等，以及在美容领域广泛应用，如化妆品冻干粉，冻干面膜等。

　　冻干机在生物领域应用优势，可Z大程度上防止了生物制品、药品在水和热的作用下很容易产生的性变和分解，对生物组织和细胞体损伤较少，能减少活菌体及病毒的死亡。低温干燥，物质中挥发性成分损失很小，微生物的生长和酶的作用无法进行，能保持原来性状。由于干燥在真空下进行，氧气较少，因此易氧化的物质的到了保护。干燥能排除95%~99%以上水分、使干燥后产品能长期保存而不致变质。例如，人血浆在液体状态只保存几个月，而冻干后可保存5~10年。例如：麻疹弱毒活疫苗在液态的有效期为三个月，冻干后可延长一年。真空冷冻干燥的缺点是投资大、维护费用高、因而产品成本高。

　　冻干机在生物制品方面的具体应用：

　　a.活菌菌苗。例如卡介苗、流脑菌苗、结核菌苗、口服痢疾活菌苗、沙门氏菌、链球菌等。

　　b.火毒疫苗。例如麻疹疫苗、流感疫苗、狂犬疫苗、鸡瘟疫苗等。

　　c.其它生物制品、生化药品。乙肝表面抗原诊断雪球、人白细胞干扰素、辅酶A（CoA）、三磷酸腺苷（ATP）、尿激酶等。

（来源：青岛永合创信电子科技有限公司）

1 兆声清洗技术背景

Schwartzman等人，1993在SC1、SC2清洗时使用了兆频超声技术，获得前所未有的清洗效果，使得该方法在清洗工艺中被广泛采用，也引发了对超声波增强清洗效果的规律与机理的研究。1995年Busnaina的研究表明，兆频超声波去除粒子的能力与溶液的组成、粒子的大小、超声波的功率及处理时间有关。1997年Olim发现兆频超声去除粒子的效率与粒子直径的立方成正比，并由此推断兆频超声无法去除0.1μm以下的粒子。但是，兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上＜0.2μm的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。兆声波清洗方法已成为抛光片清洗的一种有效方法。但是，随着频率升高，声传播的效率会降低，所以兆声波清洗技术效果并不是频率越高越好。目前，一般用的频率范围是（700～1000）kHz。

2 兆声波清洗原理简介

声能在液体内传播时，液体会沿声传播的方向运动，形成声学流（Acousticstreaming），声学流是由声波生产的力和液体的声学阻力以及其他的气泡阻力形成的液体的流动的效果，兆声波清洗就是利用声能产生的液体流动来去除硅片表面的污染物，其原理见图1。

兆声波清洗是由高频（700～1000kHz）的波长短（1.5μm左右）的高能声波推动溶液做加速运动，使溶液以加速的流体形式连续冲击硅片表面，使硅片表面的颗粒等污染物离开硅片进入溶液中，达到去除污染物的目的。随着声能的增高，表面张力会下降，这可改善浸润效果及小颗粒的浸润。而且，能量越高，声学流的速度越快，硅片表面被带走的颗粒也随之增多反应速率也会升高，这可降低反应时间，同时，也可以降低化学液的浓度。随着频率升高，空洞现象的阀值会升高，所以兆声不会像超声一样会产生气泡而损伤硅片表面。

而根据超声频率的高低对应的去除污染物颗粒大小的能力，选用的频率见表1。

3 兆声波清洗技术的特点

（1）美国VEＲTEQ公司的M.Olesen.Y.Fan等人研究发现，兆声技术有如下特点。

能大大降低边界层的厚度，使其具有清除深亚微米颗粒的能力，可满足现行工艺以及0.1μm（线宽）技术对清洗工艺的需求。有兆声时边界厚度的对比（见图2）。

（2）可以极大的提高清洗效率，从图3有无兆声时的清洗效率对比图中可以看到，当兆声关闭时，用30s的时间清洗效率只能达到20%，有兆声时，只需10s的时间清洗效率就可达到99.99%。

（3）由于兆声波清洗可以使用稀释倍数大的化学液，从而大大减少了化学药品的用量和消耗，降低了清洗工序的工艺成本，有效减少了化学液的污染，保护环境。图3是在极低浓度的化学液中有无兆声的清洗效果对比图。

由于兆声波清洗具备以上诸多优点，因此使得兆声波清洗很快成为硅片清洗行业中广泛应用于去除微细颗粒的重要手段。

4 兆声波清洗技术在清洗设备中的应用

结合常规的湿法清洗工艺开发出适合相关工艺阶段的兆声清洗设备，按照这些设备的不同结构，大体可分为两类，一类是融汇在湿法清洗机兆声清洗槽或兆声漂洗槽，它们作为设备的一部分，只完成单个的清洗或漂洗过程。另一类则是以独立的设备形式出现。这就是兆声清洗机，该种设备通常配备两个槽体，一个清洗槽和一个冲洗槽，清洗槽是在兆声环境下用化学液来去除硅片表面的微细颗粒及化学污染物等，冲洗槽则是对清洗完的硅片用去离子水进行冲洗，从而达到生产需要的洁净度。

但是由于兆声传播是一种介质传播，声音传播中的能量会转化成介质的动能，因此在使用兆声清洗的同时会产生兆声能量的衰减。导致能量衰减的因素，首先是兆波的反射，如图4所示。

兆声能量的衰减可通过以下公式计算：

衰减系数γ可表示为：γ=γ吸收+γ分散；γ分散在液体中，不在计算内。在水液体中，γ吸收系数（dB/m）=0.2F2（MHz）。

由此计算可得，在频率为950kHz时，衰减度约为0.002dB/m；在频率为40kHz时，衰减度约为0.000003dB/m，在水液体中，兆声波衰减约为低频超声波衰减的1000倍，如图5所示。因此，在兆声清洗中，液位不能超过500mm。而在低频超声波中，超声波能量可传至（1.5～2）m高。

安装时，石英缸底部有一定倾斜角度更利于高频兆声波的传播，由图7中角度与声压的关系可知，当θ=2°时，最有利于兆声波的传播。

由于声波传播时一种介质传播，因此在不同的频率下石英缸作为传递介质，它的厚度也对兆声的传播有一定影响。

通过下面公式可以计算出不同介质中声波的传播率D：

从图8可见，当厚度t=3mm时，兆声波在石英中具备更好的传播率。

兆声发生器在石英循环溢流槽中的安装原理见图9。

5 兆声清洗技术应用领域

由于兆声波能去除硅片表面的微小颗粒，并且不会对硅片表面造成损伤，近几年兆声波清洗被大量的应用在清洗工艺中。兆声波用在SC－1中，可提高去除颗粒尤其是小颗粒的效果；用在DHF，臭氧水、纯水中都能起到增强清洗效果的作用。目前兆声清洗技术被广泛应用于液晶、手机镜片、光学器件照相机镜头制造业，汽车、摩托车制造业，电子、微电子、电子电器元器件制造业，五金业、机械的零件业，航天、航空清洗精密零部件业，钟表、眼境、珠宝制造业，家电产品制造业，电镀业，铁路机车造业等各个行业。（转）

具体应用涉及：

• 带图案或不带图案的掩模版和晶圆片

• Ge, GaAs以及InP晶圆片清洗

• CMP处理后的晶圆片清洗

• 晶圆框架上的切粒芯片清洗

• 等离子刻蚀或光刻胶剥离后的清洗

• 带保护膜的分划版清洗

• 掩模版空白部位或接触部位清洗

• X射线及极紫外掩模版清洗

• 光学镜头清洗

• ITO涂覆的显示面板清洗

• 兆声辅助的剥离工艺

Bicine(N,N-二羟乙基甘氨，CAS: 150-25-4)是一种白色粉末，它被广泛用作缓冲剂的有机化合物。Bicine是两性离子生物缓冲剂，通常在生物和生化研究中用作缓冲剂。它是Good’s的缓冲液之一，在20°C时的pKa为8.35。它是通过甘氨酸与环氧乙烷反应，然后将所得内酯水解而制备的。Bicine可用于气体脱硫的胺系统中的污染物。它是在O 2，SO 2，H 2 S或硫代硫酸盐存在下通过胺降解形成的。

1. Bicine作为Good's Buffer通常用于蛋白质结晶的溶液中

Bicine是用途非常广泛的一种Buffer,用于酶反应缓冲液，电泳缓冲液，工作浓度从3-100mM。用于生物缓冲液，特别是低温生化研究用；用于制备测定血清鸟嘌呤酶的稳定底物溶液；采用交联葡聚糖通过等速电泳对血浆蛋白进行分级分离中的间隔臂。

2. Bicine已在色谱和聚合酶链反应中用作缓冲剂

Bicine是一种两性氨基酸缓冲剂，在pH7.6-9.0范围内（25°C时pKa为8.3）有活性。是低温生化反应推荐使用的缓冲液。且其具有不参加和不干扰生物化学反应过程，可耐化学作用和酶解作用等优点，因此常在色谱和聚合酶链反应中被用作缓冲剂。

3. Bicine在阳离子交换色谱中的流动相缓冲液和洗脱液

Bicine在薄层离子交换中的用途用于蛋白质拆分层析方法已经得到证实。Bicine已用于肽和蛋白质结晶。四元过渡态类似物肌酸激酶在反应缓冲液中使用了Bicine。一种蛋白质SDS-PAGE的多相缓冲液系统并结合了Bicine的肽已经被广泛应用在体外诊断临床试验中。

4. 作为螯合剂应用于土壤修复。

由于Bicine分子中含有两个-OH，一个-COOH，有良好的螯合性能，能够螯合铜、镉，以及铅离子等重金属离子，但不能螯合钙镁离子。因此，Bicine常作为螯合剂用于修复重金属污染的土壤。Bicine|150-25-4|在中性和酸性条件下对重金属都有很好的洗脱能力，能够高xiao去除污染土壤中的Cu、Cd、Pb的离子，Bicine|150-25-4|为活性组分的淋洗液，不仅能淋洗修复重金属污染土壤，而且可避免土壤中植物营养元素钙镁的流失，安全环保，不会对环境造成二次污染。

德晟是专业体外诊断试剂及采血管添加剂试剂供应商，专业提供如：CAPS，MOPS，TRIS，MOPSO，HEPES等缓冲剂及各种抗凝和促凝试剂。我司生产的缓冲剂纯度＞99%，吸光度＜0.05，水溶性好，工艺稳定，可保证产品外观为纯白色晶体粉末。

        俯视法接触角测量仪LSA MOB-X是LSA系列光学接触角测量仪中的独特成员，它基于俯视法（Top-View method）来测量液体和固体表面形成的接触角，俯视法是通过从正上方观测在固体表面形成的液滴的形状来获得液滴的接触角以及与液/固-润湿现象相关的参数。正是这种独特的方法赋予了LSA MOB-X许多独特、显著的功能和性能：

• 适用于测量低至0°的超低接触角

• 能够有效地测量表面不均匀或粗糙样品的接触角，更真实地表征样品的润湿性

• 能够测量凹曲面或凸起处的接触角

• 适用于大面积样品表面的接触角测量

• 可以同时测量和表征液体在多孔材料表面的渗透/吸收和扩展过程

  
  

        LSA MOB-X适用于几乎所有属性的表面，适用于整个接触角值范围，可采用各种体积尺寸的液滴和不同的测量液体，并且拥有极高的自动化程度。

        LSA MOB-X的另一特点是它的多变性，对于不同的应用领域可以以不同的面目出现，它功能强大，配置灵活，可以一机多用。

• LSA MOB-M：手持移动式接触角测量仪；

• LSA MOB-C：与传统的侧视法相结合，建立一个双视接触角测量仪，实现对同一个液滴同时从侧面和上方研究接触角和动态润湿的过程；

• LSA MOB-P：集成到在线测量系统中，成为在线质量控制或监控系统的一部分。

* 所有模块都可以配置多个加液单元，以便在一次测试后即可计算SFE值。

LSA MOB-X的特征和优势：

• 基于俯视法（Top-View method）；

• 适合于轴对称和不规则液滴的测量；

• 可以准确、可靠地测量低至0°的接触角；

• 不受样品尺寸、形貌限制；

• 既可放在样品表面上测量，也可与样品保持25mm实施无损伤测量；

• 可采用任意体积的液滴和不同（密度和表面张力）的液体进行测量；

• 可灵活地应用于不同的应用领域；

• 测量软件：操作简易，性能杰出。

LSA MOB-X的应用：

• 固体表面接触角的测量；

• 固体表面表面能的测量和评估；

• 表面洁净度或表面经过处理的效果评估；

• 样品表面的亲水/疏水性评估；

• 现场（on-site）测量；

• 液体在固体表面的铺展/渗透、可印刷性、粘附性测量分析；

• 凹曲面的接触角或润湿性测量、评估；

• 大面积样品的接触角测量；

• 在线全自动测量/质量监视和控制。

LSA MOB-X的主要技术参数：

接触角测量范围：0---180°

接触角测量精度：±0.1°(0---90°)；±0.5°(90---180°轴对称液滴)

样品尺寸：不受限制