인산완충생리식염수
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1. 개요
인산완충생리식염수(PBS)는 생물학 연구에서 널리 사용되는 등장성 완충 용액이다. PBS는 다양한 조성으로 존재하며, 일반적으로 염화나트륨, 염화칼륨, 인산나트륨, 인산칼륨을 포함한다. PBS는 물질 희석, 세포 용기 세척, 바이러스 수송 배지 등에 사용되며, EDTA를 포함하여 세포 분리에 활용되기도 한다. PBS의 pH는 약 7.4이며, 이온 세기 및 온도에 따라 pH가 달라질 수 있다.
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| 인산완충생리식염수 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 완충 용액 |
| 용도 | 생물학 연구, 세포 배양 |
| 구성 성분 | 인산염, 염화 나트륨, 물 (선택적으로 염화 칼륨) |
| 상세 정보 | |
| 정의 | 인산염을 기본으로 하는 완충 생리 식염수 |
| pH | 7.4 (일반적) |
| 제조 방법 | 인산염, 염화 나트륨, (선택적으로 염화 칼륨)을 물에 녹여 제조 |
| 용도 | |
| 생물학 연구 | 세포 배양, 면역화학, 단백질 정제 등 다양한 생물학 연구에 사용 |
| 세포 배양 | 세포 생존에 필요한 pH와 삼투압 유지 |
| 세척액 | 세포 또는 조직 세척 |
| 주의 사항 | |
| 오염 방지 | 멸균 상태 유지 |
| 보관 | 냉장 보관 권장 |
2. 조성
PBS는 둘베코 인산 완충 생리 식염수(DPBS)를 포함하여 여러 가지 방법으로 조제할 수 있다. DPBS는 표준 PBS보다 인산염 농도가 낮다.[8] 일부 제형은 칼륨 및 마그네슘을 함유하지 않지만, 다른 제형은 칼슘 및/또는 마그네슘을 함유한다.[9] PBS는 상업적으로 제조된 PBS 완충제 정제 또는 파우치 형태로도 구매할 수 있다.[11]
일반적인 PBS(1X) 제조법은 다음과 같다. 800 mL의 증류수에 NaCl, KCl, Na2HPO4, KH2PO4를 용해시킨다. 염산으로 pH를 7.4로 조절하고, 증류수를 첨가하여 총 부피를 1리터로 맞춘다. 최종 1x PBS는 10mM PO43-, 137mM NaCl, 2.7mM KCl 조성을 가진다.
2. 1. 일반적인 조성
다음은 PBS의 일반적인 조성 예시이다.[6]
PBS의 조성은 다양하며, 칼륨을 포함하지 않거나, 칼슘과 마그네슘을 포함하는 경우도 있다.[7]
2. 2. 다양한 조성
PBS는 그 용도에 따라 다양한 조성으로 제조될 수 있다. 둘베코 인산 완충 생리 식염수(DPBS)는 표준 PBS보다 인산염 농도가 낮다.[8] 칼슘 및 마그네슘 포함 여부에 따라서도 조성이 달라질 수 있다.[9]| 염 | 농도 (mmol/L) | 농도 (g/L) |
|---|---|---|
| Na2HPO4 | 8.1 | 1.15 |
| KH2PO4 | 1.5 | 0.2 |
| NaCl | 137 | 8.0 |
| KCl | 2.7 | 0.2 |
| CaCl2 | 0.9 | 0.1 |
| MgCl2 | 0.5 | 0.1 |
인산완충생리식염수(PBS)는 다양한 방법으로 조제할 수 있다. 둘베코 인산 완충 식염수(DPBS)는 표준 PBS보다 인산염 농도가 낮은 제형이다.[2] 일부 DPBS 제제에는 칼륨과 마그네슘이 없지만, 다른 제제에는 칼슘 및/또는 마그네슘이 포함되어 있다.[9]
3. 조제
염 농도 (mmol/L) 농도 (g/L) Na2HPO4 8.1 1.15 KH2PO4 1.5 0.2 NaCl 137 8.0 KCl 2.7 0.2 CaCl2 0.9 0.1 MgCl2 0.5 0.1
일반적인 PBS 조제 시, 증류수 800 mL에 염을 녹인 후 증류수를 추가하여 총 부피를 1리터로 맞춘다. 1× PBS의 최종 농도는 157 mM Na+, 140mM Cl−, 4.45mM K+, 10.1 mM HPO42−, 1.76 mM H2PO4−이며 pH는 7.96이다. 이후 염산을 첨가하여 pH를 7.4로 조정한다.
PBS의 pH는 ~7.4이며, pH 미터로 직접 측정하는 것이 좋다. 필요한 경우 염산 또는 수산화 나트륨을 사용하여 pH를 조절한다. 상업적으로 제조된 PBS 완충 정제 또는 파우치를 사용할 수도 있다.[4]
세포 배양에 사용 시, 오토클레이브 또는 여과로 멸균할 수 있다.
3. 1. 일반적인 조제 방법
PBS 용액을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있다. 이 중 하나는 둘베코 PBS(DPBS)로, 표준 PBS보다 인산염 농도가 낮다.[8] 일부 제형은 칼륨 및 마그네슘을 함유하지 않지만 다른 제형은 칼슘 및(또는) 마그네슘을 함유한다.[9]
800 mL의 증류수로 시작하여 모든 염분을 용해시킨다. HCl로 pH를 7.4로 조절한다. 총 1리터가 되도록 증류수를 첨가한다. 최종 1x PBS는 10mM PO43-, 137mM NaCl 및 2.7mM KCl의 염분을 가진다.
'''PBS의 pH는 ~ 7.4이다.''' 완충 용액을 만들 때 항상 pH미터를 사용하여 pH를 직접 측정하는 것이 좋다. 필요한 경우 염산 또는 수산화 나트륨을 사용하여 pH를 조정할 수 있다.
PBS는 또한 상업적으로 제조된 PBS 완충제 정제(tablet) 또는 파우치(pouch)를 사용해 제조 할 수 있다.[11]
세포 배양에 사용되는 경우, 용액은 분액(aliquots)으로 분배되고 고압 증기 멸균 또는 여과에 의해 멸균 할 수 있다. 사용하는 경우에 따라 멸균이 필요하지 않을 수도 있다. PBS는 실온 또는 냉장으로 저장할 수 있다. 그러나, 농축액은 저온에 보관할 시 침전할 수 있으므로, 실온에 보관하여 사용전에 완전히 녹여야 한다.
3. 2. 콜드 스프링 하버 프로토콜
'''PBS의 pH는 ~ 7.4이다.''' 완충 용액을 만들 때 pH 미터를 사용하여 pH를 직접 측정하는 것이 좋다. 필요한 경우 염산 또는 수산화 나트륨을 사용하여 pH를 조절할 수 있다.[10]PBS는 상업적으로 제조된 PBS 완충제 정제(tablet) 또는 파우치(pouch)를 사용해 제조할 수도 있다.[11]
3. 3. 보관
PBS는 실온 또는 냉장 보관할 수 있다.[11] 농축된 PBS 용액은 저온에서 침전될 수 있으므로, 사용 전에 침전물이 완전히 용해될 때까지 실온에 보관해야 한다.[11]4. 응용
PBS는 대부분의 세포에 대해 등장성 및 무독성이기 때문에 여러 용도로 사용된다. 물질 희석 및 세포 용기 세척 등에 사용된다.[1] EDTA을 함유한 PBS는 부착되고 응집된 세포를 분리하는 데 사용될 수 있다.[1] 그러나 아연과 같은 2가 금속은 침전을 유발할 수 있기 때문에 첨가할 수 없다. 이러한 경우에는 굳완충액이 권장된다.[1]
4. 1. 세포 배양
PBS는 대부분의 세포에 대해 등장성이며 무독성이기 때문에 여러 용도로 사용된다. 물질 희석, 세포 배양 시 세포 세척 및 세포 재현탁 등에 사용된다.[1] EDTA을 포함한 PBS는 부착되고 응집된 세포를 분리하는 데 사용될 수 있다.[1] 그러나 아연과 같은 2가 금속은 침전을 유발할 수 있기 때문에 첨가할 수 없다. 이러한 경우에는 굿 완충액이 권장된다.[1]4. 2. 바이러스 수송 배지 (VTM)
PBS는 SARS-CoV-2와 같은 RNA 바이러스의 수송 및 보관을 위한 바이러스 수송 배지(VTM)의 주요 성분으로 사용될 수 있다.[1]4. 3. 기타 응용
PBS는 대부분의 세포에 대해 등장성이며 무독성이기 때문에 다양한 용도로 사용된다. 물질 희석 및 세포 용기 세척에 사용된다.[1] EDTA을 함유한 PBS는 부착되거나 뭉쳐진 세포를 분리하는 데에도 사용된다.[1] 그러나 아연과 같은 이원자 금속은 침전을 유발하므로 첨가할 수 없다.[1] 이러한 경우에는 굿 완충액이 권장된다.[1] PBS는 SARS-CoV-2와 같은 RNA 바이러스의 수송 및 보관과 관련하여 바이러스 수송 배지에 대한 허용 가능한 대안으로 사용될 수 있다.[1]5. pH 의존성
인산 완충액의 p''K''a0는 온도에 약하게 의존한다. Phillips 등[5]은 25 °C에서 ∆H0가 3180 J/mol이고 p''K''a0가 1/''T''에 선형적으로 의존한다고 보고했다(반트호프 방정식). 양의 ∆H0는 ''K''a의 증가, 따라서 온도가 상승함에 따라 p''K''a0가 감소함을 뜻한다. pKa0의 변화는 (1/''T'') 변화의 166배이며, 25 °C 부근에서 p''K''a0는 1도당 −0.00187만큼 변화한다. 이는 무한 희석에서 외삽된 열역학적 p''K''a0에 엄격하게 적용되며, 
5. 1. 헨더슨-하셀바흐 방정식
용액의 pH는 헨더슨-하셀바흐 방정식을 통해 산-염기 짝의 p''K''a와 관련지을 수 있다.[5] 그러나 p''K''a는 이온 세기 및 온도에 따라 달라지며, p''K''a가 변동하면 해당 산-염기 짝을 기반으로 하는 용액의 pH도 변동한다. 두 배 전하를 띤 [HPO4]2−는 단일 전하를 띤 [H2PO4]−보다 높은 이온 세기에 의해 더 안정화되므로 p''K''a는 이온 세기에 어느 정도 의존한다. 흔히 언급되는 p''K''a ~7.2는 이온 세기가 0으로 외삽된 값이며 생리적 이온 세기에는 적용되지 않는다.Phillips 등[5]은 다양한 이온 세기에서 10, 25, 37 °C에서 p''K''a를 측정했다. 25 °C와 37 °C에서는 데바이-휘켈 방정식을 통해 p''K''a를 다음과 같이 보고했다(μ가 0.5 M까지의 경우).
- 25 °C에서: pKa2 = 7.18 − 1.52 sqrt(μ) + 1.96 μ
- 37 °C에서: pKa2 = 7.15 − 1.56 sqrt(μ) + 1.22 μ
p''K''a0는 온도에 약하게 의존한다. Phillips 등[5]은 25 °C에서 ∆H0가 3180 J/mol이고 p''K''a0가 1/''T''에 선형적으로 의존한다고 보고했다(반트호프 방정식). 양의 ∆H0는 ''K''a의 증가, 따라서 온도가 상승함에 따라 p''K''a0의 감소를 초래하며, pKa0의 변화는 (1/''T'')의 변화의 166배이며, 25 °C 부근에서 p''K''a0가 1도당 −0.00187만큼 변화한다. 이는 무한 희석에서 외삽된 열역학적 p''K''a0에 엄격하게 적용되며, 온도 효과는 더 높은 이온 세기에서 훨씬 더 클 수 있다.
5. 2. 이온 세기 및 온도에 따른 변화
헨더슨-하셀바흐 방정식은 용액의 pH를 산-염기 짝의 p*K*a와 관련하여 제공한다. 그러나 p*K*a는 이온 세기 및 온도에 따라 달라지며, p*K*a가 변동하면 해당 산-염기 짝을 기반으로 하는 용액의 pH도 변동한다. 두 배 전하를 띤 [HPO4]2−는 단일 전하를 띤 [H2PO4]−보다 높은 이온 세기에 의해 더 안정화되므로 p*K*a는 이온 세기에 어느 정도 의존한다. 흔히 언급되는 p*K*a ~7.2는 이온 세기가 0으로 외삽된 값이며 생리적 이온 세기에는 적용되지 않는다.[5]Phillips 등[5]은 다양한 이온 세기에서 10, 25, 37 °C에서 p*K*a를 측정했다. 후자의 두 온도에 대해 데바이-휘켈 방정식에서 p*K*a를 보고한다(μ가 0.5 M까지의 경우):
- 25 °C에서: pKa2 = 7.18 − 1.52 sqrt(μ) + 1.96 μ
- 37 °C에서: pKa2 = 7.15 − 1.56 sqrt(μ) + 1.22 μ
p*K*a0는 온도에 약하게 의존한다. Phillips 등[5]은 25 °C에서 ∆H0가 3180 J/mol이고 p*K*a0가 1/*T*에 선형적으로 의존한다고 보고했다(반트호프 방정식). 양의 ∆H0는 *K*a의 증가, 따라서 온도가 상승함에 따라 p*K*a0의 감소를 초래하며, pKa0의 변화는 (1/*T*)의 변화의 166배이며, 25 °C 부근에서 p*K*a0가 1도당 −0.00187만큼 변화한다. 이는 무한 희석에서 외삽된 열역학적 p*K*a0에 엄격하게 적용되며, 그림에서 볼 수 있듯이 온도 효과는 더 높은 이온 세기에서 훨씬 더 클 수 있다.
참조
[1]
논문
Stability of SARS-CoV-2 RNA in Phosphate-Buffered Saline
[2]
논문
Plaque formation and isolation of pure lines with poliomyelitis viruses
[3]
웹사이트
Phosphate-buffered saline (PBS) recipe
http://cshprotocols.[...]
CSH Protocol
[4]
간행물
Phosphate buffered saline specification sheet
http://www.medicago.[...]
Medicago AB
2010
[5]
논문
Potentiometric Studies of the Secondary Phosphate Ionizations of AMP, ADP, and ATP, and Calculations of Thermodynamic Data for the Hydrolysis Reactions
[6]
서적
Molecular cloning: a laboratory manual
Cold Spring Harbor Laboratory Press
2001
[7]
논문
Plaque formation and isolation of pure lines with poliomyelitis viruses
[8]
Youtube
인산염 완충 식염수 (PBS)와 둘 베코 (Dulbecco) 인산염 완충 식염수 (DPBS)
https://www.youtube.[...]
[9]
저널인용
Plaque formation and isolation of pure lines with poliomyelitis viruses
[10]
웹사이트
CSH 프로토콜 : 인산염 완충 식염수 (PBS) 제법
http://cshprotocols.[...]
[11]
간행물
Medicago AB, (2010) 인산염 완충 식염수 사양서
http://www.medicago.[...]
Medicago AB
2010
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