摘要

本文綜述了實(shí)驗(yàn)室去垢劑及其在生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。本文綜述了離子型、非離子型和兩性離子型去垢劑及其一般性能，以及各組常用去垢劑的相關(guān)信息。最后，我們對一些常用去垢劑的實(shí)驗(yàn)室調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了簡要討論。

 

介紹

生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用的去垢劑是溫和的表面活性劑（表面作用劑），用于細(xì)胞溶解（即細(xì)胞膜破裂）和釋放細(xì)胞內(nèi)材料。它們是兩親性分子，同時(shí)含有親水和疏水區(qū)域。這種兩親性使得去垢劑能夠破壞蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)脂質(zhì)和脂質(zhì)的結(jié)合、變性蛋白質(zhì)和其他大分子，并防止免疫化學(xué)分析和蛋白質(zhì)結(jié)晶中的非特異性結(jié)合。

實(shí)驗(yàn)室研究中使用的去垢劑有很多種。新的兩親性化合物，通常設(shè)計(jì)用于特定用途，繼續(xù)開發(fā)（例如，麥芽糖新戊二醇[1]和糖基取代的二羧酸鹽[2]）。本文綜述了最常用的實(shí)驗(yàn)室去垢劑的特點(diǎn)和應(yīng)用。

Table 1. Classification of detergents.

Type	Chemicals
ionic	sodium dodecyl sulfate (SDS), deoxycholate, cholate, sarkosyl
non-ionic	Triton X-100, DDM, digitonin, tween 20, tween 80
zwitterionic	CHAPS
chaotropic	urea

去垢劑是兩親性有機(jī)化合物，由疏水性非極性碳?xì)浠衔锊糠郑ㄎ膊浚┖陀H水性極性基團(tuán)（圖1a）組成。這種分子結(jié)構(gòu)與構(gòu)成細(xì)胞膜的兩親性磷脂非常相似，只是磷脂具有一對附著于親水性基團(tuán)的疏水尾（圖1d）。當(dāng)在適當(dāng)濃度和溫度下溶解于水中時(shí)，兩親性分子自組裝成結(jié)構(gòu)，使它們的親水性頭組保持在外部，疏水性尾部保持在內(nèi)部遠(yuǎn)離水。由于它們的分子差異，去垢劑分子形成球形膠束（圖1c），而磷脂更有可能形成雙層（圖1d）。分子結(jié)構(gòu)的相似性使得去垢劑能夠穿透磷脂雙層膜，從而破壞細(xì)胞膜。

此外，膠束的疏水核心可以結(jié)合到蛋白質(zhì)的疏水區(qū)域（圖1b）。膠束中去垢劑分子的數(shù)量稱為聚集數(shù)，這是一個(gè)用來評估膜蛋白溶解性的重要參數(shù)[3]。疏水區(qū)的長度與疏水性程度成正比，在去垢劑中是相當(dāng)恒定的，而帶電的頭組是可變的。溫度和濃度是去垢劑相分離和溶解度的重要參數(shù)。在給定溫度下觀察膠束的最小去垢劑濃度稱為臨界膠束濃度（CMC）。在低于CMC的任何濃度下，只觀察到單體；在高于CMC的濃度下，膠束和單體與其他不溶于水的非膠束相共存。同樣，形成膠束的最低溫度稱為臨界膠束溫度（CMT）。CMC也受人頭組親脂性程度的影響。一般來說，低親脂性或脂恐怖性會導(dǎo)致高CMC。

普通去垢劑根據(jù)其特性分為三類：離子型（陰離子型或陽離子型）、非離子型和兩性離子型。下面我將討論這些類別中的常用去垢劑，并提供有關(guān)實(shí)驗(yàn)室去垢劑的選擇和使用的重要信息。

一個(gè)好的去垢劑應(yīng)該能夠溶解細(xì)胞，溶解蛋白質(zhì)，并適合你的下游應(yīng)用。此外，還應(yīng)考慮天然或變性形式的可溶性蛋白質(zhì)。沒有適用于所有應(yīng)用的理想去垢劑，即使在同一應(yīng)用中，結(jié)果也各不相同（表3）。因此，在考慮了各種選擇后，往往需要反復(fù)試驗(yàn)才能找到最佳的去垢劑，而去垢劑的混合物可能是最佳的。此外，去垢劑工作液的新鮮制備通常是避免水解和氧化的最佳實(shí)踐。

Table 3. Properties and main applications of common detergents

Detergent	MW (Da) monomer	MW (Da) micelle	CMC (mM) 25oC	Aggregation No.	Cloud Point (oC)	Avg. Micellar Weight	Strength	Dialyzable	Applications
SDS	289	18,000	7-10	62	>100	18,000	Harsh	Yes	Cell lysis, Electrophoresis, WB, hybridization
Triton X-100	625	90,000	0.2-0.9	100-155	65	80,000	Mild	No	Enzyme immunoassays, IP, Membrane solubilization
CHAPS	615	6,150	6	10	>100	6,150	Mild	Yes	IEF, IP
NP-40	680	90,000	0.059		45-50		Mild	No	IEF
n-dodecyl-β-D-maltoside	511		0.15	98		50,000			Protein Crystallization
Tween-20	1228		0.06		76		Mild	No	WB, ELISA, Enzyme immunoassays
Digitonin	1229	70,000	<0.5	60		70,000	Mild	No	Membrane solubilization