相信不少同学在实验室做实验的时候，或多或少都遇到过一些特别“不听话”的化合物——它们就是不肯好好溶解，这十分让人抓狂。

 

不过别担心，这并不代表是你的实验思路出现了问题，因为溶解性它本身就是一个复杂的难题。今天我们就来一起好好探讨一下如何破解实验中的化合物溶解难题！

 

2. 化合物不溶解会有什么问题？

在生物实验中，我们接触的化合物种类繁多，从合成的小分子药物到天然产物，再到复杂的蛋白质和核酸。它们能否在水性环境中稳定、均匀地溶解，直接关系到我们实验的成败。一个溶解度不佳的化合物，可能会导致：

● 药效或活性评估不准确： 细胞培养或动物实验中，药物实际浓度远低于预期，影响结果判断。

● 重复性差： 批次间溶解情况不一，实验结果难以复现。

● 毒性问题： 未溶解的颗粒可能直接损伤细胞，或因使用了高浓度助溶剂而引入毒性。

● 分析困难： 沉淀或浑浊的样品无法进行光谱、色谱等分析。

 

要想解决化合物溶解性难题，核心在于“对症下药”。下面我们从以下几种化合物类型出发，一起来看看该如何选择有效的方法进行溶解。

 

3. 小分子化合物

许多用于细胞、酶学或动物模型的小分子药物、信号通路抑制剂或天然产物，往往具有一定的脂溶性，在水溶液中容易出现“水土不服”的现象。这时候我们就可以搬出“救兵”，请出助溶剂来帮忙！

助溶剂是解决难溶化合物问题的“得力助手”。它们种类繁多，作用机制各异，但核心目标都是通过各种方式提高化合物在溶剂（特别是水）中的溶解度。

 

助溶剂本身其实对难溶化合物物是没有直接溶解作用的，但当它们与溶剂和难溶物三者同时存在时，能协同提高难溶物在溶剂中的溶解度。它们通常不通过化学反应改变难溶物的结构，而是通过形成络合物、改变溶剂介电常数、降低表面张力等非共价相互作用来达到增溶效果。

● DMSO（二甲基亚砜）：DMSO 是生物实验中最常用且首选的助溶剂。它对大多数有机小分子都能表现出优异的溶解能力，是配置高浓度储存液的理想选择。在细胞实验中，通常会将化合物先溶解于少量DMSO，配制成高浓度的母液，需要使用时再用培养基或缓冲液稀释到所需工作浓度。

虽然DMSO能溶解很多化合物，但细胞通常只能耐受非常低的DMSO终浓度（通常建议低于0.1%-0.5% v/v）。但要注意，有些细胞系对DMSO敏感，我们使用时需谨慎。

● DMF（二甲基甲酰胺）： 与DMSO类似，也是一种强极性非质子溶剂，溶解力也不错。但相比起DMSO，DMF的细胞毒性可能会略高一些，我们在使用时需要更严格控制其终浓度。

● 乙醇（Ethanol）或甲醇（Methanol）： 对于一些脂溶性较强的化合物，我们可以考虑使用无水乙醇或甲醇。但醇类溶剂对细胞的毒性可能比DMSO更明显，尤其是在高浓度下。因此，使用醇类作为溶剂时，我们同样需要将终浓度降到最低，并进行必要的毒性测试。

● 吐温（Tween 20, Tween 80）： 这是非离子型表面活性剂的典型代表，广泛应用于细胞培养和药物制剂中。它们能通过形成胶束包裹疏水性化合物，使其稳定分散在水溶液中。

例如，紫杉醇作为一种高度疏水的药物，不溶于水，但在丙酮、氯仿、乙醚等有机溶剂中容易溶解。在做相关的动物实验时，我们尝试可以使用5% DMSO + 5% Tween 80 + ddH2O的溶剂体系来溶解。

● 环糊精及其衍生物： 这类助溶剂是通过形成“宿主-客体”包合物来增溶。常用的环糊精有羟丙基-β-环糊精 (HP-β-CD）和磺丁基-β-环糊精 (SBE-β-CD）两种。

HP-β-CD有一个疏水性的内部空腔和一个亲水性的外部结构，能将疏水性分子包裹在空腔中，从而提高其水溶性，且生物相容性通常较好。SBE-β-CD是另一种常用的环糊精衍生物，其引入的带电荷磺丁基进一步增强了水溶性和增溶能力。

在面对许多难溶性药物，如伊曲康唑（Itraconazole）、伏立康唑（Voriconazole），以及维生素D3等，我们可以尝试利用环糊精对其进行增溶。

 

4. 蛋白质分子

酶活实验的核心是考察酶的催化活性，酶本身也是蛋白质。如果作为催化剂的酶溶解性不好、发生聚集或沉淀，那么就可能会出现：

● 无法形成均匀的反应体系： 酶发生沉淀，无法与底物充分接触，导致酶活测定结果不准确。

● 酶活性降低或丧失： 聚集和沉淀往往伴随着酶的构象变化，使其活性位点暴露不佳或结构失稳，从而导致酶活性下降甚至完全丧失。

● 结果重复性差： 每次配制酶溶液时，其溶解状态可能不一致，导致重复实验的结果波动大。

蛋白质的溶解性是出了名的复杂，它受自身氨基酸序列、等电点（pI）、构象等多种因素影响。选择合适的缓冲液是溶解蛋白质，是其稳定的核心。

 

● 合适的pH值：缓冲液的pH是非常值得关注的一点，我们要尽可能避开蛋白质等电点（pI）。当溶液的pH接近pI时，蛋白质表面的净电荷会趋近于零(即正负电荷相等)，此时蛋白质分子在溶液中会因为没有相同电荷的相互排斥，分子相互之间的作用力减弱，极易发生碰撞、凝聚而产生沉淀，所以蛋白质在等电点时，其溶解度最小，最易形成沉淀物。

我们在选择缓冲液时，通常会选择比pI高或低1-2个单位的（例如pI=5.5的蛋白质宜用pH 7.4的PBS缓冲液），以确保蛋白质携带稳定的正/负电荷，通过静电排斥维持溶解状态。

● 合适的盐浓度：离子强度对蛋白质的溶解度也至关重要。适当的盐浓度（如一定浓度的NaCl）能通过“盐溶”效应来增加蛋白质的溶解度。这是因为盐离子能有效屏蔽蛋白质分子间的电荷相互作用，帮助蛋白质更好地水合。

但如果盐浓度过高的话，便会发生“盐析”效应，此时大量的盐离子会争夺水分子，破坏蛋白质的水合层，导致蛋白质聚集并从溶液中沉淀出来。