引言

對(duì)于快速發(fā)展的蛋白質(zhì)治療和基于重組抗原的疫苗生產(chǎn)領(lǐng)域而言，蛋白質(zhì)制劑的穩(wěn)定性至關(guān)重要。Zeta 電位是剪切面上的表面電荷密度，是用于預(yù)測(cè)這些制劑穩(wěn)定性的參數(shù)之一。Zeta 電位還被用作配體添加后構(gòu)象變化的指標(biāo)。傳統(tǒng)的 Zeta 電位測(cè)量方法通常采用經(jīng)典的激光多普勒測(cè)速技術(shù)來測(cè)定懸浮蛋白質(zhì)的電泳遷移率。本文介紹了一種利用相位分析方法來測(cè)定 Zeta 電位的技術(shù)，該技術(shù)采用了一種能夠消除電滲運(yùn)動(dòng)的電極設(shè)計(jì)。使用該技術(shù)，可以在極其廣泛的溶劑條件下（包括接近生理離子強(qiáng)度的條件）測(cè)量 Zeta 電位。這極大地拓展了可測(cè)定 Zeta 電位的實(shí)驗(yàn)條件范圍。

實(shí)驗(yàn)

使用布魯克海文儀器公司的 NanoBrook ZetaPALS進(jìn)行 Zeta 電位測(cè)量。

為了提高靈敏度，采用相位分析光散射（PALS）技術(shù)來檢測(cè)帶電蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。傳統(tǒng)的激光多普勒電泳技術(shù)的原理是利用散射體運(yùn)動(dòng)引起的散射光頻率偏移來測(cè)定蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。然而，通過識(shí)別并測(cè)量散射光的相位偏移，可以對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行更為靈敏的測(cè)量¹。光路設(shè)置如圖1所示。

為了進(jìn)一步提高靈敏度，這些測(cè)量采用了如圖2所示的Uzgiris型電極組件。這樣的電極設(shè)計(jì)可有效抑制毛細(xì)管型樣品池中的電滲運(yùn)動(dòng)。電滲運(yùn)動(dòng)是指在施加電場(chǎng)時(shí)，由于壁面效應(yīng)引起的流體的整體運(yùn)動(dòng)。這種整體運(yùn)動(dòng)需要最小化，因?yàn)樗鼤?huì)干擾儀器的靈敏度。帶電蛋白質(zhì)在施加電場(chǎng)的作用下移動(dòng)。

測(cè)量在25℃下進(jìn)行。

蛋白質(zhì)購(gòu)自 Sigma Aldrich，直接使用。

原理

由于 Zeta 電位與流體動(dòng)力學(xué)單元上的電荷相對(duì)應(yīng)，因此它是討論表面電荷最直觀的方式。然而，電泳光散射技術(shù)測(cè)量的量是電泳遷移率（μ_ep）。

在 PALS 技術(shù)中，首先通過測(cè)量得到散射光的相位偏移（Φ），然后通過以下方程₁將其與遷移率相關(guān)聯(lián)。

其中，<A>是平均散射振幅，q 是散射矢量，其大小為 (4πn/λ)sin(θ/2)，其中 n 是介質(zhì)的折射率，λ 是用于探測(cè)樣品的光的波長(zhǎng)，θ 是散射角。E 是施加的電場(chǎng)強(qiáng)度。積分在測(cè)量期間進(jìn)行。

通過模型將電泳遷移率轉(zhuǎn)換為Zeta電位。模型的選擇取決于兩個(gè)參數(shù)：顆粒大小和雙層厚度。通常，Smoluchovski模型適用于水溶液，而Huckel模型適用于非水溶液。在這里，使用如下所示的 Smoluchovski 模型將測(cè)定的電泳遷移率轉(zhuǎn)換為 Zeta 電位。

其中，ε₁是液體的介電常數(shù)，ε₀是真空的介電常數(shù)，η是液體粘度。

參考文獻(xiàn)

¹Mobility Measurements by Phase Analysis, Walther W. Tscharnuter, Applied Optics, 40(24), August 2001, 3995-4003

結(jié)果

相位分析中典型的相位-時(shí)間曲線圖。

各種蛋白質(zhì)的 Zeta 電位值

鹽含量對(duì)溶菌酶 Zeta 電位的影響。注意，鹽含量降低會(huì)導(dǎo)致 Zeta 電位值升高。

結(jié)論

ZetaPALS 可用于測(cè)定高鹽體系中蛋白質(zhì)的 Zeta 電位。

ZetaPALS 可用于測(cè)定高鹽體系中蛋白質(zhì)的 Zeta 電位。鹽含量降低會(huì)導(dǎo)致靜電屏蔽效應(yīng)減弱，從而使 Zeta 電位值升高。