حفظ سطوح pH پایدار یک نیاز اساسی در تحقیقات بیولوژیکی است، به ویژه در کشت سلولی و مطالعات آنزیمی. نوسانات pH می تواند به طور قابل توجهی بر بقای سلول، فعالیت آنزیم و تکرارپذیری آزمایش تأثیر بگذارد. سیستم‌های بافر بیکربنات سنتی، در حالی که معمولاً استفاده می‌شوند، به تغییرات در غلظت دی‌اکسید کربن حساس هستند و این امر باعث می‌شود که برای حفظ سطوح pH ثابت، قابلیت اطمینان کمتری داشته باشند.

HEPES (4-(2-هیدروکسی اتیل)-1-پیپرازین اتان سولفونیک اسید) یک بافر بیولوژیکی زویتریونی است که در آزمایشگاه‌های مدرن ضروری شده است. خواص شیمیایی منحصر به فرد آن به آن اجازه می‌دهد تا pH فیزیولوژیکی را حتی زمانی که غلظت دی‌اکسید کربن متفاوت است، حفظ کند و محیطی پایدار برای رشد سلولی و واکنش‌های بیوشیمیایی فراهم کند.

بر خلاف بافرهای سنتی، HEPES پایداری pH استثنایی را در طیف وسیعی از شرایط آزمایشگاهی نشان می‌دهد. محدوده بافری موثر آن از pH 6.8-8.2 آن را به ویژه برای سیستم‌های بیولوژیکی که به شرایط نزدیک به فیزیولوژیکی نیاز دارند، مناسب می‌کند.

در کاربردهای کشت سلولی، بافر HEPES چندین مزیت متمایز را ارائه می‌دهد:

• پایداری pH برتر: حفظ سطوح pH ثابت با وجود تغییرات در CO ₂ غلظت
• سمیت کم: حداقل تداخل با فرآیندهای سلولی
• خنثی بودن شیمیایی: کاهش تعامل با اجزای محیط کشت
• سازگاری گسترده: مناسب برای اکثر رده‌های سلولی پستانداران

غلظت کاری معمولی برای کاربردهای کشت سلولی بین 10-25 میلی‌مولار است که ظرفیت بافری کافی را بدون ایجاد استرس اسمزی فراهم می‌کند.

HEPES خواص منحصر به فردی را در کاربردهای دمای پایین نشان می‌دهد. با کاهش دما، ویژگی‌های تفکیک آن تغییر می‌کند و در نتیجه ظرفیت بافری در شرایط سرد افزایش می‌یابد. این امر آن را به ویژه برای موارد زیر ارزشمند می‌کند:

• مطالعات سینتیک آنزیم در دمای پایین
• آزمایش‌های تبلور پروتئین
• پروتکل‌های انجماد
• نگهداری سرد نمونه‌های بیولوژیکی

به عنوان بخشی از سیستم‌های بافر Tris-HEPES، شرایط pH پایداری را برای الکتروفورز ژل پلی آکریل آمید (PAGE) فراهم می‌کند و جداسازی و وضوح مناسب پروتئین را تضمین می‌کند.

pH بهینه را برای واکنش‌های آنزیمی حفظ می‌کند، به ویژه آنهایی که نیاز به کنترل دقیق pH دارند یا در دماهای غیر استاندارد انجام می‌شوند.

به حفظ پایداری پروتئین در طول فرآیندهای خالص‌سازی کمک می‌کند و تجمع و دناتوراسیون را کاهش می‌دهد.

هنگام انتخاب بافر HEPES برای کاربردهای تحقیقاتی، چندین پارامتر کیفیت باید در نظر گرفته شود:

• سطح خلوص (حداقل 99%)
• عدم وجود آلاینده‌های آنزیمی (عاری از DNase، RNase، پروتئاز)
• محتوای فلزات سنگین کم
• عملکرد ثابت در آزمایش‌های کشت سلولی

ویژگی‌های فیزیکی HEPES با کیفیت بالا شامل شکل پودر کریستالی سفید، حلالیت عالی در آب و ماندگاری پایدار در صورت نگهداری صحیح است.

برای بهترین نتایج با بافر HEPES:

• محلول‌ها را با استفاده از آب با خلوص بالا تهیه کنید
• از تماس با یون‌های فلزی که ممکن است با بافر کمپلکس شوند، خودداری کنید
• pH را با دقت با استفاده از اسیدها یا بازهای مناسب تنظیم کنید
• محلول‌ها را برای کاربردهای کشت سلولی استریل کنید
• محلول‌های آماده شده را در دماهای توصیه شده نگهداری کنید

تطبیق پذیری و قابلیت اطمینان بافر HEPES آن را به ابزاری ضروری در تحقیقات بیولوژیکی مدرن تبدیل کرده است. توانایی آن در حفظ شرایط pH پایدار در تنظیمات آزمایشگاهی متنوع، به طور قابل توجهی به تکرارپذیری آزمایش و کیفیت داده‌ها در تحقیقات علوم زیستی کمک می‌کند.