3-[N,N-双(2-羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸（简称DIPSO，CAS号68399-80-4）是一种重要的生物缓冲剂，属于Good's缓冲剂家族。这一类缓冲剂由美国生物化学家Norman Good于20世纪60年代开发，旨在解决传统缓冲剂（如磷酸盐或碳酸盐）在生物化学实验中存在的局限性，例如光解、与金属离子络合或pH不稳定性。DIPSO的分子结构为一个磺酸基团（-SO3H）与一个三级胺基团（含有两个羟乙基侧链）通过一个羟基丙基链相连，形成两性离子（zwitterion）形式。这使得它在生理pH范围内表现出色。
DIPSO的pKa值为7.60（25°C），适用于pH 7.0-8.2的缓冲范围，常用于酶动力学研究、蛋白质纯化、核酸电泳和细胞培养等实验。它对金属离子如Ca²⁺、Mg²⁺和Zn²⁺的络合能力极低，且在紫外区（<230 nm）吸收最小，不会干扰光谱分析。DIPSO的溶解度高（>1 M in water），并具有良好的热稳定性，但其温度依赖系数约为-0.014/°C，意味着温度变化时pH会略微偏移，需要实验中注意控制。
与传统无机缓冲剂的区别
传统无机缓冲剂如磷酸盐缓冲液（PBS）或硼酸盐缓冲液在化学实验中广泛应用，但与DIPSO相比存在显著差异。
络合能力与生物相容性：磷酸盐缓冲剂容易与二价金属离子（如Ca²⁺、Mg²⁺）形成络合物，这在涉及金属酶或离子通道的生物实验中可能导致假阳性结果或酶活性抑制。DIPSO作为有机磺酸缓冲剂，几乎不与这些离子络合，确保实验的生物相容性更高。例如，在蛋白质结晶实验中，使用DIPSO可以避免磷酸盐诱导的沉淀，而PBS则可能造成干扰。
pH稳定性和适用范围：磷酸盐的pKa值分别为2.15、7.20和12.38，提供多个缓冲区，但其在生理pH（7.4）附近的缓冲容量不如DIPSO精确。DIPSO的缓冲范围更窄但更针对性强，适合中性pH的生物系统。此外，磷酸盐在高温或碱性条件下易水解，而DIPSO的磺酸基团赋予其更高的化学惰性，耐受极端条件更好，如在PCR扩增或高温酶反应中。
光学和毒性问题：硼酸盐缓冲剂在紫外区有强吸收，可能干扰荧光或UV-Vis测定，而DIPSO的透明度高，适用于高灵敏度光谱学。硼酸盐还可能对某些细胞毒性较高，DIPSO则被证明对哺乳动物细胞无显著毒性。
这些区别使DIPSO在现代分子生物学中更受欢迎，尤其是在需要高纯度缓冲的环境下。
与其他Good's缓冲剂的比较
Good's缓冲剂家族包括MES（pKa 6.15）、PIPES（pKa 6.82）、HEPES（pKa 7.55）和MOPS（pKa 7.20）等，共20余种。DIPSO与这些缓冲剂共享低UV吸收和高稳定性的优点，但其独特结构导致特定差异。
与HEPES的区别：HEPES（4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸）是最常用的Good's缓冲剂之一，pKa 7.55，与DIPSO相近，常用于细胞培养。HEPES的分子中有一个哌嗪环，提供更大的刚性结构，导致其温度系数更高（-0.020/°C），pH对温度更敏感。在恒温实验（如37°C哺乳动物细胞培养）中，DIPSO的低温度依赖性（-0.014/°C）更具优势。此外，DIPSO的羟基丙基侧链增强了其亲水性，溶解速率更快，而HEPES在某些有机溶剂中稳定性稍差。实验数据显示，DIPSO在pH 7.5的蛋白质酶解反应中，维持pH波动小于0.05单位，而HEPES为0.08单位。
与Tris缓冲剂的差异：Tris（三羟甲基氨基甲烷，pKa 8.06）是一种非两性离子缓冲剂，广泛用于SDS-PAGE电泳。但Tris的温度系数极高（-0.031/°C），室温至37°C时pH可下降0.3单位，这在体温模拟实验中是问题。DIPSO作为两性离子缓冲，温度敏感性低，且不参与N-糖基化反应（Tris可能影响糖蛋白修饰）。Tris还易与醛类反应生成Schiff碱，干扰免疫学实验，而DIPSO的磺酸基团避免了这种副反应。在核酸提取中，DIPSO的低离子强度有助于DNA纯度更高。
与MOPS的比较：MOPS（3-(N-吗啉)丙磺酸，pKa 7.20）适用于稍低pH范围，常用于植物生理学。MOPS的吗啉环使其对光敏感，长时间暴露UV光下可能降解，而DIPSO的开放链结构更光稳定。MOPS在高浓度下可能轻微渗透细胞膜，影响膜蛋白研究；DIPSO的极性侧链（两个羟乙基）增强了膜不相容性，更适合膜生物学。此外，DIPSO的缓冲容量在pH 7.6附近峰值更高（约0.1 mol/L per pH unit），而MOPS在pH 7.2为0.08，意味着DIPSO在精确pH控制中更高效。
在实际应用中，选择取决于实验pH和条件。例如，在离子通道记录中，DIPSO优于HEPES，因为其低络合能力减少了通道阻滞。
实际应用中的优势与注意事项
DIPSO的这些区别使其在特定领域脱颖而出，如X射线晶体学（低离子干扰）和高分辨率NMR光谱（无UV背景）。与其他缓冲剂相比，它的经济性也较高，市售纯度常达99%以上。
然而，使用时需注意：DIPSO在极酸或极碱条件下（pH<6或>9）缓冲能力下降，且不推荐用于含重金属的体系（尽管络合低，仍可能微弱互动）。制备时，通常溶于去离子水，调整pH至目标值，并过滤灭菌。相比传统缓冲，DIPSO的成本稍高，但其精确性和可靠性往往抵消了这一缺点。
总之，DIPSO通过其独特的两性离子结构和低干扰特性，与其他缓冲剂形成鲜明对比，尤其在要求高生物相容性和pH精确性的化学与生物实验中表现出色。研究人员可根据具体需求权衡这些差异，以优化实验设计。