بافر هپس

معرفی بافر HEPES

بافر HEPES با نام کامل 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid یکی از بافرهای آلی پرکاربرد در علوم زیستی است که به دلیل پایداری بسیار بالا در محدوده pH فیزیولوژیک شناخته می شود. این بافر به ویژه در شرایطی که کنترل CO₂ امکان پذیر نیست، انتخابی ایده آل محسوب می شود.

ساختار شیمیایی بافر HEPES

بافر HEPES دارای ساختار شیمیایی آلی بر پایه پیپرازین است که امکان پذیرش و آزادسازی پروتون را فراهم می کند. این ساختار باعث ایجاد ظرفیت بافری قوی و پایدار در محدوده pH نزدیک به شرایط زیستی می شود.

محدوده pH مؤثر بافر HEPES

بافر HEPES در محدوده pH حدود ۶.۸ تا ۸.۲ بیشترین کارایی را دارد. نقطه pKa این بافر نزدیک به pH فیزیولوژیک است و همین ویژگی، آن را برای کاربردهای زیستی بسیار مناسب کرده است.

ویژگی های شیمیایی بافر HEPES

بافر HEPES از نظر شیمیایی پایدار، غیر فرار و نسبتاً غیر سمی است. این بافر با بسیاری از واکنش های زیستی سازگار بوده و تداخل حداقلی با فعالیت آنزیم ها و مولکول های زیستی دارد.

کاربرد بافر HEPES در کشت سلولی

در کشت سلولی، بافر HEPES به عنوان تنظیم کننده pH در محیط های کشت استفاده می شود، به ویژه در شرایطی که سلول ها خارج از انکوباتور CO₂ قرار می گیرند. این بافر از تغییر ناگهانی pH جلوگیری می کند.

نقش بافر HEPES در محیط های مستقل از CO₂

بافر HEPES برخلاف سیستم های بافری بی کربنات، برای عملکرد خود به CO₂ وابسته نیست. این ویژگی باعث می شود در آزمایش های میدانی، تصویربرداری زنده سلولی و انتقال نمونه ها بسیار کاربردی باشد.

استفاده از بافر HEPES در بیولوژی مولکولی

در بیولوژی مولکولی، بافر HEPES برای تهیه بافرهای واکنشی، شستشوی نمونه ها و نگهداری موقت اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها استفاده می شود. پایداری pH به حفظ ساختار مولکولی کمک می کند.

نقش بافر HEPES در آزمایش های آنزیمی

بافر HEPES محیطی پایدار برای انجام واکنش های آنزیمی فراهم می کند. بسیاری از آنزیم ها در حضور این بافر فعالیت طبیعی خود را حفظ می کنند، زیرا تغییرات pH به حداقل می رسد.

تفاوت بافر HEPES با بافرهای بی کربنات

برخلاف بافرهای مبتنی بر بی کربنات، بافر HEPES نیازی به تنظیم CO₂ ندارد و در شرایط باز آزمایشگاهی نیز pH خود را حفظ می کند. این تفاوت، کاربرد آن را در شرایط غیرکنترلی افزایش داده است.

استفاده از بافر HEPES در تصویربرداری سلولی

در تصویربرداری زنده سلولی، بافر HEPES نقش مهمی در حفظ pH محیط اطراف سلول ها ایفا می کند. این امر باعث جلوگیری از تغییرات مورفولوژیک ناشی از نوسانات pH می شود.

پایداری دمایی بافر HEPES

بافر HEPES نسبت به تغییرات دما پایداری مناسبی دارد و تغییرات pH آن در مقایسه با برخی بافرهای دیگر محدودتر است. این ویژگی در آزمایش های طولانی مدت اهمیت زیادی دارد.

استفاده از بافر HEPES در نگهداری نمونه ها

بافر HEPES برای نگهداری کوتاه مدت سلول ها، بافت ها و نمونه های زیستی استفاده می شود. این بافر با حفظ شرایط شیمیایی پایدار، کیفیت نمونه را حفظ می کند.

نحوه آماده سازی بافر HEPES

بافر HEPES با حل کردن مقدار مشخصی از پودر HEPES در آب مقطر و تنظیم pH با NaOH یا HCl تهیه می شود. دقت در تنظیم pH برای دستیابی به عملکرد مطلوب این بافر بسیار مهم است.

شرایط نگهداری بافر HEPES

بافر HEPES در صورت نگهداری در دمای ۲ تا ۸ درجه سانتی گراد و شرایط استریل، از پایداری مناسبی برخوردار است. جلوگیری از آلودگی میکروبی نقش مهمی در حفظ کیفیت این بافر دارد.

ایمنی و سازگاری زیستی بافر HEPES

بافر HEPES به دلیل سمیت پایین و سازگاری زیستی بالا، یکی از ایمن ترین بافرهای مورد استفاده در آزمایشگاه های زیست پزشکی محسوب می شود و در طیف وسیعی از پروتکل ها کاربرد دارد.