研究生平台课：医用化学试剂.ppt

1、医用化学试剂,常用化学试剂的分类,化学试剂的级别,化学试剂的配制,缓冲溶液,有机溶剂的应用,危险化学药品的标志,化学试剂的安全使用,化学实验绿色化概述,一、常用化学试剂的分类,1、无机试剂,(1) 溶剂: 包括各种酸类、碱类 (2)分离试剂：如硫化物、碳酸盐、氢氧化物 (3)检验试剂：如氧化剂、还原剂 (4)辅助试剂：缓冲试剂等,2、有机试剂,(1)分析试剂:有机沉淀剂、显色剂、络合剂等。 (2)辅助试剂，用于溶解和萃取的有机溶剂；用于调节溶液pH值的缓冲剂；抗凝剂；层析剂等。,(1)按生物体组织中所含有的或代谢过程中所产生的物质来分类,例如蛋白质、核酸、糖类、脂类等。 (2)按在生物学研究中

2、的用途来分类，如电泳试剂、免疫试剂、培养基、生化标准品等。,3、生化试剂,生化试剂(B.R.)(Biochemical reagent):指有关生命科学研究的生物材料或有机化合物，以及临床诊断、医学研究用的试剂。由于生命科学面广、发展快，因此该类试剂品种繁多、性质复杂。,二、实验室常用试剂的级别,级别 一级试剂 二级试剂 三级试剂 四级试剂,我国标准 优级纯 分析纯 化学纯 实验试剂,英文标志,标签颜色,G.R. A.R. C.P. L.R.,绿,红,蓝,黄,Guaranteed Analytical Chemical Laboratory reagent reagent pure reage

3、nt,试剂选用原则：,兼顾试验精密度与试验成本,G.R.：适用于精密的分析实验和科学研究，可 作基准物质,C.P.：适用于要求较高的化学实验和要求不高 的分析实验,A.R.：用于一般科学研究和要求较高的定量、定 性分析实验,B.R.: 根据说明使用,L.R.：用于要求不高的一般化学实验,其他常见试剂标识缩写 BP(British Pharmacopoeia)：英国药典 BS (Biological Stain)：生物染色剂 EP(Extra Pure)：特纯 FCP (For chromatography purpose)：层析用 FMP (For microscopic purpose)：显

4、微镜用 GC (Gas chromatography)：气相色谱 HPLC (High Performance Liquid chromatography )：高效液相色谱 Ind (Indicator)：指示剂 PT (Primary reagent)：基准试剂 SP (Spectrum pure)：光谱纯 TLC (Thin Layer chromatography)：薄层色谱 UV (Ultra violet pure)：分光纯、光学纯、紫析分光光度纯,三、化学试剂的配制,（一）溶液的组成量度(组成标度；浓度),一定量溶液或溶剂中所含溶质的量。,定义：,质量浓度,质量分数,物质的量浓度,

5、体积分数,分子浓度,1、物质的量浓度(count-of-substance concentration of B),定义：B的物质的量(nB)除以混合物的体积（V）,公式：CB=,世界卫生组织建议：在医学上表示体液的组成标度时，凡是相对分子质量已知的物质，都应使用物质的量的浓度。,SI单位：mol.m-3; 常用单位：mol.L-1, mmol.L-1,100ml正常人的血清中含326mg Na+ 离子，计算血清中Na+离子的浓度。,解： Na+ 离子的摩尔质量是23g.mol-1。,c (Na+)=,想一想,-1,+,=,=,=,0.14mol.L-1,2、质量浓度(mass concent

6、ration of B),定义：B的质量(mB) 除以混合物的体积。,公式： B =,例：100ml生理氯化钠溶液中含0.9g NaCl，计算生理氯化钠的质量浓度。,解：(NaCl)=,=,= 9g.L-1,SI单位：kg.m-3; 常用单位：g.L-1, mg.L-1,3、质量分数(mass fraction of B),定义：B的质量(mB)与混合物的质量(m)之比。,公式：B =,例：将500g蔗糖溶于水配成850g糖浆，计算此糖浆中蔗糖的质量分数。,解：蔗糖=,=,= 0.588,（单位为1）,4、体积分数(volume fraction of B),公式：B =,例：20oC时，将7

7、0ml乙醇与30ml水混合，得到96.8ml乙醇溶液，计算所得乙醇溶液中乙醇的体积分数。,解：(C2H5OH) =,= 0.70 = 70%,=,（单位为1）,5、分子浓度(molecular concentration of B),定义：B的分子数(NB)除以混合物的体积(V)。,公式：CB =,例如，我国成年男性和成年女性血液中红细胞的分子浓度分别为： 4.51012 5.51012 L-1； 3.81012 4.61012 L-1,SI单位：m-3; 常用单位：L-1,6、渗透浓度及其在医学上的意义,定义：渗透浓度是指溶液中能产生渗透效应的溶质的微粒（分子或离子）浓度总合。,例：生理盐水

8、的质量浓度为9g.L-1, 则其渗透浓度：,cos=c(Na+)+c(Cl-)=2c(NaCl)=2 (NaCl)/M(NaCl) =(29g.L-1)/58.5g.mol-1=0.308mol.L-1=308mmol.L-1,以正常人血浆的渗透浓度(280320mmol.L-1)为标准，将医用溶液分为：,等渗溶液： 280320mmol.L-1 低渗溶液： 小于280mmol.L-1（溶血） 高渗溶液： 大于320mmol.L-1 （质壁分离）,（二）水的质量要求,3)内毒素（Endotoxin） 革兰氏阴性细菌的脂多糖细胞壁碎片，又称之为“热原”，单位cuf/ml。,1、评价水质的常用指标

9、,1)电阻率（electrical resistivity） 衡量实验室用水导电性能的指标，单位为M.cm，随着水内无机离子的减少电阻加大则数值逐渐变大，实验室超纯水的标准：电阻率为18.2M.cm。,2)总有机碳（Total Organic Carbon ，TOC） 水中碳的的浓度，反映水中氧化的有机化合物的含量，单位为ppm 或 ppb。,2、实验室常用的水的种类,1)蒸馏水（Distilled Water ） 将普通水经蒸馏、冷凝得到的水。蒸二次的叫重蒸水，三次的叫三蒸水。蒸馏水能去除自来水内大部分的污染物，但挥发性的杂质无法去除，如二氧化碳、氨、二氧化硅以及一些有机物。新鲜的蒸馏水是无

10、菌的，但储存后细菌易繁殖；此外，储存的容器塑形物质会析出造成二次污染。,2)去离子水（Deionized Water ） 应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子后得到的水。水中仍然存在可溶性的有机物，可以污染离子交换柱从而降低其功效，去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。,3)反渗水（Reverse osmosis Water） 水分子在压力的作用下通过反渗透膜，水中的杂质被反渗透膜截留排出。反渗水克服了蒸馏水和去离子水的许多缺点，利用反渗透技术可以有效的去除水中的溶解盐、胶体、细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质，反渗透膜质量对反渗水的质量影响很大。,4)超纯水（Ultra-pure

11、grade water） 采取综合技术制得，其标准是水电阻率为18.2M-cm。超纯水在TOC、细菌、内毒素等指标方面并不相同，要根据实验的要求来确定，如细胞培养则对细菌和内毒素有要求，而HPLC则要求TOC低。,附1 中国国家实验室用水规格GB6682-92标准,附2 中国国家实验室用水GB6682-2000标准,附3 中国实验室用水国家标准GB6682-2008,附4 美国病理学会（CAP）生化试剂及生化检验用水标准,附5 美国临床实验室标准化委员会（NCCLS）等级纯水标准,一级水：基本上不含有溶解或胶态离子杂质及有机物 二级水：可含有微量的无机、有机或胶态杂质 三级水：适用一般实验室实

12、验工作,水的分级标准及用途,1. 专门的纯水机或超纯水机； 2. 去离子水重蒸； 3. 二次或三次重蒸水； 4.市场上瓶装的纯净水或蒸馏水； 不管采用何种途径，配制流动相应用新鲜水，水质越高放置时间越短。理想的HPLC用水应为18.2.cm的超纯水，并通过0.22um的滤膜，除去热源、有机物、无机离子及空气等。,HPLC用水选择：,（三）容量仪器的使用,锥形瓶 烧杯 刻度试管 容量瓶 量筒、量杯,移液管（吸量管）（单刻度、多刻度）,滴定管（酸式、碱式）,移液抢（移液器）(Pipette),碱式,量筒,酸式,容量瓶,碘瓶、锥形瓶,吸量管,烧杯,移液抢（移液器）(Pipette),Note:使用注

13、意事项,铬酸洗液的配置：称取重铬酸钾适量（35g），加入一定体积的水（175ml），加热溶解，将浓硫酸（300ml）缓缓滴入。 Note: A 浓硫酸遇水放热，防止飞溅伤人。 B 可重复使用，直至颜色变绿。,（四）常用的冰盐冷却剂,生物缓冲物质 （Biologicalbuffersubstance）： 用于生物学和生物化学方面在分离、分析、合成等研究中调节、控制以及减少在其它化学反应中发生的氢离子浓度的变化。生物缓冲物质的质量要求严格，如pH值约在68之间；在水系中要有较好的溶解性；对生物膜要较无渗透性；受浓度、温度以及介质中离子的影响要极小；干燥或溶液状态有极好的稳定性，能抗酶或非酶的降解；

14、对可见光和紫外光有极小的吸收值等。,四、缓 冲 溶 液,（一）缓冲溶液的定义及原理：,1.定义：能抵抗外加少量强酸、强碱或稀释作用，而本身 pH 值基本不发生变化的溶液。,以CH3COOHCH3COONa为例：,2. 缓冲原理及缓冲溶液的组成,共轭酸：抵抗外来碱（CH3COOH） 共轭碱：抵抗外来酸（CH3COONa）,3. 缓冲溶液对生化试验的意义,生物体内细胞的生长和活动需要一定的pH值，酸度的改变会引起与代谢有关的酸碱电离平衡移动，从而影响细胞的生物活性。为了在实验室准确模拟体内生物环境，必须保持体外生化反应过程与体内环境具有完全相同的pH值。,（二）缓冲溶液的 pH 值,2、pH 值的

15、测定：,pH 值试纸 广泛试纸 1-14、9-14； 精密试纸 1.4-3.0、5.4-7.0、8.0-10.0等,pH 计 标准缓冲溶液校正 使用重蒸水或去离子水,1、pH 值的计算：pH = pKa + lg,（三）缓冲溶液的配制,基本原则： 1.选择合适的缓冲对，尽可能接近弱酸的pKa。 2.总浓度要适当。 3.缓冲成分不能与样品反应；考虑毒性影响。 4.计算、配制、验证。,1.磷酸盐缓冲液 优点：浓度范围大；pH范围宽；pH受温度影响小；缓冲液稀释后pH变化小(稀释十倍后pH的变化小于0.1)。 缺点：易与钙离子、镁离子及其他重金属离子生成沉淀；会抑制某些生物化学过程(如对某些酶的催化

16、作用产生某种程度的抑制)。,2. Tris（三羟甲基氨基甲烷）缓冲液 优点： 可用于配制pH范围由酸性到碱性的大范围pH值的缓冲液；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。 缺点：pH值受溶液浓度影响较大（稀释十倍pH值的变化大于0.1）；温度变化对缓冲液pH值的影响很大，需在使用温度下进行配制和使用。 易吸收空气中的CO2。,（四）常用缓冲体系,例：配制 100mL Tris-盐酸缓冲溶液(0.05mol/L, 25oC)。,方法：50mL0.1mol/L 三羟甲基氨基甲烷溶液与x mL 0.1mol/L盐酸混匀后，加水稀释到100mL。(M=121.14),体液的pH值

17、,胃液：1.03.0 唾液：6.0 7.5 乳汁：6.6 7.6 脊椎液：7.3 7.5 血液：7.35 7.45 尿液：4.8 7.5,五、有机溶剂的应用,实验室常用有机溶剂的极性强弱顺序：,石油醚苯氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇,亲水性成分： 蛋白质、单糖及低聚糖、黏液质、氨基酸、水溶性有机酸、苷类、水溶性色素和生物碱,亲脂性成分：油脂、脂溶性色素、挥发油、非水溶性有机酸、游离生物碱,（一）有机溶剂的极性,（二）生物大分子溶液配制中溶剂的选择,基本原则： 1. 极性物质易溶于极性溶剂，非极性物质易溶于非极性溶剂。 2. 碱性物质易溶于酸性溶剂，酸性物质易溶于碱性溶剂。 3. 温度升高，溶解度

18、加大。 4. 远离等电点的pH值，溶解度增加。 Note: 使目的产物溶解度增加的同时保持生物活性。,应用实例：蛋白质和酶的提取 1. 水提 1) 盐浓度（即离子强度） “盐溶”现象：少量离子的活动，减少了偶极分子之间极性基团的静电吸引力，增加了溶质和溶剂分子间相互作用力。 “盐析”现象：中性盐的浓度增加至一定时，蛋白质的溶解度又逐渐下降，直至沉淀析出。 通常使用0.02 mol/L 0.05 mol/L 缓冲液或0.09 mol/L 0.15 mol/L NaCl 溶液提取蛋白质和酶。向水溶液中加入蔗糖或甘油可使溶液极性降低，增加离子强度（如加入KCl、NaCl、NH4Cl或(NH4)2SO

19、4）可以增加溶液的极性。,2) pH值：溶剂的pH应在蛋白质和酶的稳定范围内，通常选择偏离等电点的两侧。碱性蛋白质选在偏酸一侧，酸性蛋白质选在偏碱的一侧。例如胰蛋白酶为碱性蛋白质，常用稀酸提取，而肌肉甘油醛-3-磷酸脱氢酶属酸性蛋白质，则常用稀碱来提取。 3) 温度：为防止具有活性的蛋白质和酶变性和降解，提取时一般在05的低温操作。 4) 防止体系自身存在蛋白酶或核酸酶的降解作用：采用加入抑制剂或调节提取液的pH、离子强度或极性等方法使这些水解酶失去活性。例如在提取DNA时加入EDTA络合DNA酶活化所必须的Mg2+。,2. 混合溶剂提取 有些蛋白质和酶既溶于稀酸、稀碱，又能溶于含有一定比例的

20、有机溶剂的水溶液中，采用稀有机溶液提取可以防止水解酶的破坏，并兼有除去杂质提高纯化效果的作用。 例如，胰岛素可溶于稀酸、稀碱和稀醇溶液，但易被组织中与其共存的糜蛋白酶水解，因而采用6.8乙醇溶液并用草酸调溶液的pH=2.53.0，进而从三个方面抑制了糜蛋白酶的水解活性： 6.8的乙醇可以使糜蛋白酶暂时失活； 草酸可以除去激活糜蛋白酶的Ca2+； pH=2.53.0是糜蛋白酶不宜作用的pH值。以上条件对胰岛素的溶解和稳定性都没有影响，却可除去一部分在稀醇与稀酸中不溶解的杂蛋白。,（三）有机溶剂在沉淀大分子物质中的应用,1. 基本原理 向溶液中加入有机溶剂能减小体系的极性，使带电溶质分子（如蛋白质

21、分子）更易互相吸引而凝集，从而发生沉淀。同时，由于使用的有机溶剂与水互溶，它们在溶解于水的同时从蛋白质分子周围的水化层中夺走了水分子，破坏了蛋白质分子的水膜，因而发生沉淀作用。,2. 有机溶剂沉淀法的优、缺点 (1) 优点：分辨能力比盐析法高，即一种蛋白质或其他溶质只在一个比较窄的有机溶剂浓度范围内沉淀；沉淀不用脱盐。 (2) 缺点：是对某些具有生物活性的大分子容易引起变性失活，操作需在低温下进行。,3. 有机溶剂沉淀的影响因素 (1)温度：通常温度越低，得到的蛋白质活性越高。 (2)样品浓度：低浓度样品消耗有机溶剂量大，样品回收率低，但杂蛋白与样品共沉淀的作用小；高浓度样品节省有机溶剂，减少

22、变性的危险，但杂蛋白的共沉淀作用大。 (3)pH值：通常选在等电点附近。 4.离子强度：通常溶液中盐浓度不超过5；乙醇用量不超过原蛋白质水溶液体积的倍。,六、化学试剂的安全使用,1、化学试剂存放与保管,见光易分解试剂(AgNO3、CHCl3、CCl4)：置于棕色瓶中。 碱性较强溶液(NaOH、KOH、浓氨水)：置于有橡皮塞的玻璃瓶中。 过氧化氢(H2O2)：见光易分解且易被玻璃中的微量金属元素催化分解，应置于不透明的塑料瓶中，必要时用黑色纸罩住。,2、危险药品的分类、性质及管理,3、实验室有毒化学品及其危害,4、个人保护措施,(1)防止眼睛受刺激性气体的熏染，防止任何化学药品特别是强酸、强碱、玻璃屑等异物进入眼内。 (2)禁止用手取用任何化学药品，使用有毒药品时，除用药匙、量器外，必须配用橡皮手套，实验后马上清洗仪器用具，立即用肥皂洗手。 (3)尽量避免吸入任何药品或溶剂的蒸气。处理具有刺激性和有毒的