缓冲溶液的概念

缓冲溶液是许多生化反应、生产、实验过程中的重要溶液，对稳定溶液的酸碱度有重要的影响。本文以最常见的几种缓冲体系——磷酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液、三羟甲基氨基甲烷（简称Tris）-HCl缓冲溶液、羟乙基哌嗪乙磺酸（供注射用）（简称HEPES）缓冲溶液为例，介绍缓冲溶液的组成、缓冲原理及其在生物化学方面的应用。

对于绝大多数生物制剂（如疫苗、抗体、ADC偶联药物、脂质体等）而言，实验操作、实际生产以及生物体内的生化反应等都需要在特定的pH值范围内才能正常有效地进行，从而得到准确的实验结论或发挥最好的治疗效果。

在这些反应过程中酸碱缓冲溶液经常发挥着非常重要的作用。如人体血浆中存在NaHCO3-H2CO3、蛋白质钠盐-蛋白质、氧合血红蛋白钾盐-氧合血红蛋白等缓冲对构成血浆的酸碱缓冲系统，以维持正常人血浆的pH值在7.35~7.45。若血浆pH值低于7.35或者高于7.45则分别会引起酸中毒和碱中毒，危及生命。

缓冲液的概念

酸碱缓冲溶液是指能够抵抗外加少量强酸、强碱以及水的稀释作用，并维持溶液pH值基本不变的溶液。常见的缓冲溶液需具备酸碱缓冲对，缓冲对可以是两种不同的物质，如HAc-NaAc缓冲溶液中的HAc和NaAc，也可以是一种物质里同时含有互为共轭酸碱的不同基团，如邻苯二甲酸氢钾中的羧基（-COOH）和羧酸根（-COO-）。当然，浓度很大的强酸、强碱溶液中即使不含有酸碱缓冲对也有一定的缓冲能力，因为外加少量的酸或碱对强酸、强碱的浓度变化影响很小，所以pH值基本不变。

缓冲溶液的作用原理是通过互为酸碱缓冲对之间的酸碱平衡移动来抵御外加少量酸、碱以及稀释作用的。缓冲溶液自身pH值可根据公式进行计算，缓冲溶液的缓冲能力可以用缓冲容量进行标度。但是，任何缓冲溶液的缓冲能力都是有限的，因为当大量的H+或OH-进入溶液时，缓冲溶液中的缓冲对将被大量消耗，抗碱、抗酸的作用也随之减弱直到消失。

实际应用中各缓冲对组成的缓冲溶液都有最佳的缓冲范围。在实际生产过程中，如果选择的缓冲溶液缓冲范围与预期偏差较大，使用大量强酸/强碱或许可以强行将溶液pH调至预期值，但此时溶液体系的缓冲容量已消耗殆尽，无法起到应有的缓冲保护效果，对制剂产品后续的加工及长期储存稳定性造成影响。