【技术贴】水合氢离子深度讨论(2)蛋白电泳与ESI经典原理

本文只以甲酸和蛋白体系为代表进行讨论。蛋白溶解于低浓度甲酸水溶液中，从pKa和pH可以确定，氢离子浓度一定高于氢氧根离子浓度，但是不存在游离的离子。氢离子一定是被水溶剂化了，溶液本身没有净电荷(net charge)。

蛋白质也一定被水溶剂化，蛋白中的COOH和NH2均参与溶剂化，这些亲水结构通过氢键或偶极相互作用分散在水中，一方面，蛋白的不同区域呈现不同的极性，形成水合极性区；另一方面，蛋白的COOH理论上会按照水合结构的区域pKa产生一定量氢离子，但相对于甲酸，这个水合氢离子化被完全抑制【目前还没有发现比甲酸还酸的蛋白，或者说，相对于甲酸，蛋白都是碱】，因此，蛋白对溶液中的氢离子无贡献。

蛋白质中的N原子很多，它们跟H2O中的O一样具有强的供电子特性，因此，它也具有强的氢离子捕获能力，这样就形成了【水合蛋白NH2】~【水合氢离子】共同构成的【蛋白NH2~氢离子~水合化】"三元平衡体系"，这样的体系与水合COOH构成了蛋白质等电点的结构基础。它们与水合甲酸氢离子共同形成了经典电喷雾原理的物质基础。

在纯粹的nanospray(不是nanoflow)，没有气体辅助雾化，单纯通过外加电压进行喷雾，雾滴特别小，我亲测4uL能连续喷雾2小时。样品溶液放在一个喷雾针里，针尖内径约8um。施加约3000V正电给针尖，喷雾良好，雾滴从针尖产生。

液滴的构成是①氢键水分子聚合体、②水合甲酸氢离子、③水合蛋白"三元平衡体系"、④水合甲酸根离子(负离子)。

在电场中，液滴中的水合正离子和水合负离子一定会发生微分离，也就是液滴内产生电泳现象，形成电极化的液滴，靠近针尖一侧为负离子富集区，远离针尖一侧为正离子富集区，液滴中间区域为相对电中性区域。在经典的电喷雾爆炸理论中，这个液滴一分为二、二分为四、就像细胞分裂，我没有设备观察这个过程，不知道是不是真的。液滴是纺锤形吗？我没有观察到，因为那个显微镜只看到了球形液滴。离子的迁移会改变液滴形状吗？电场会极化中性聚合水且识之移动变形从而改变液滴形状甚至爆炸？温度对电喷雾液滴关键吗？

(未完待续)



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【wkh, 2019-12-22 09:02:22】 【 123.114.165.244】 【责任人 wkh】 [已阅读 835 次]