多肽的极性和电荷特性在其溶解性方面扮演着核心角色。从本质上讲，多肽是由氨基酸通过肽键连接而成的链状分子，而不同氨基酸残基所带的电荷和极性各异。其中，酸性氨基酸（如天冬氨酸Asp（D）、谷氨酸 Glu（E））以及 C 端的羧基（-COOH）在溶液中倾向于解离出氢离子，从而使多肽整体带上负电荷，这类多肽被归类为酸性多肽；碱性氨基酸（如赖氨酸 Lys（K）、精氨酸 Arg（R）、组氨酸 His（H））以及 N 端的氨基（-NH₂）则容易结合氢离子，赋予多肽正电荷，形成碱性多肽；而那些既不含过多酸性氨基酸，也没有大量碱性氨基酸的多肽，净电荷接近零，属于中性多肽。
基于化学中的“相似相溶” 原理，酸性多肽在碱性溶液中更易溶解，碱性多肽则在酸性溶液里表现出更好的溶解性。这是因为在适宜的 pH 环境下，多肽分子与溶剂分子之间能够通过静电相互作用、氢键等方式发生有效的溶剂化作用，从而促使多肽均匀分散于溶液中。例如，当我们将一种酸性多肽置于碱性溶液中时，溶液中的氢氧根离子会与多肽分子上的酸性基团发生反应，中和部分负电荷，减弱多肽分子间的静电斥力，同时增强多肽与溶剂分子间的吸引力，使得多肽能够更顺利地溶解。
除了整体的极性和电荷特性外，多肽中具体的氨基酸组成和序列同样对其溶解性有着深远影响。某些特殊的氨基酸残基，如含有芳香族侧链的苯丙氨酸（Phe，F）、色氨酸（Trp，W），以及具有较大疏水性的亮氨酸（Leu，L）、异亮氨酸（Ile，I）、缬氨酸（Val，V）、甲硫氨酸（Met，M）等，会显著增加多肽的疏水性。当多肽链中这类疏水性氨基酸含量较高时，多肽分子之间倾向于通过疏水相互作用聚集在一起，以减少与周围极性溶剂分子的接触面积，从而降低在极性溶剂（如水）中的溶解度。相反，若多肽中富含极性氨基酸残基，如丝氨酸（Ser，S）、苏氨酸（Thr，T）、天冬酰胺（Asn，N）、谷氨酰胺（Gln，Q）等，这些极性基团能够与水分子形成氢键，增加多肽与水的亲和力，有助于多肽溶解于水中。此外，氨基酸残基在多肽链中的排列顺序也不容忽视。即使两种多肽具有相同的氨基酸组成，但如果氨基酸的排列顺序不同，它们的空间构象以及表面电荷分布可能会有很大差异，进而导致溶解性的不同。例如，当疏水性氨基酸集中分布在多肽链的某一区域时，更容易形成疏水核心，影响多肽的溶解性能。
多肽在溶液中并非简单的线性分子，而是会通过分子内的氢键等相互作用形成特定的二级结构，如α- 螺旋、β- 折叠、β- 转角等。这些二级结构的形成对多肽的溶解性有着复杂的影响。一方面，某些二级结构的形成可能会使多肽分子的空间构象更加紧密有序，导致原本暴露在分子表面、可与溶剂分子相互作用的极性基团被包裹在内部，从而降低了多肽与溶剂的接触面积，不利于溶解。例如，当多肽形成稳定的 α- 螺旋结构时，螺旋内部的氨基酸残基被紧密包裹，溶剂分子难以接近，使得多肽在水中的溶解性变差。另一方面，如果二级结构的形成能够使多肽分子呈现出更有利于与溶剂分子相互作用的构象，或者形成的二级结构本身具有较高的亲水性，那么反而可能促进多肽的溶解。不过，总体而言，在大多数情况下，尤其是对于较长的多肽链，二级结构的形成往往更容易导致多肽分子间的聚集，进而降低其在溶液中的溶解性。而且，一些外界因素，如温度、pH 值、离子强度等的变化，可能会促使多肽二级结构的改变，从而进一步影响其溶解性。例如，温度升高可能会破坏多肽的二级结构，使其变得更加无序，在某些情况下可能会增加多肽的溶解性，但如果温度过高，也可能导致多肽的变性和聚集，反而降低溶解性。
对于酸性多肽，因其在溶液中带负电荷，故碱性溶液是其较为理想的溶解选择。常见的碱性溶剂包括氨水（NH₃・H₂O）、碳酸氢钠（NaHCO₃）溶液等。在实际操作中，我们可先尝试用适量的纯化水溶解酸性多肽，观察其溶解情况。若多肽不能完全溶解，可逐滴加入稀氨水或碳酸氢钠溶液，并轻轻搅拌或振荡，直至多肽完全溶解。一般来说，氨水的浓度可控制在0.1% - 1%（v/v），碳酸氢钠溶液的浓度则可在 0.05M - 0.2M 之间。需要注意的是，在使用氨水时，由于其具有挥发性，操作应尽量在通风良好的环境中进行，避免氨气浓度过高对人体造成不适。同时，在溶解过程中要密切监测溶液的 pH 值，一般将 pH 值调节至 8 - 10 的范围，有助于酸性多肽的溶解，但也要注意避免 pH 值过高导致多肽的降解或结构变化。例如，对于一种已知 pI（等电点）约为 4.5 的酸性多肽，当将其溶解在 pH 值为 9 的碳酸氢钠溶液中时，多肽分子上的酸性基团发生解离，与溶液中的阳离子形成离子对，从而有效地增加了多肽在溶液中的溶解度。
与酸性多肽相反，碱性多肽在酸性溶液中更容易溶解。常用的酸性溶剂有乙酸（CH₃COOH）、三氟乙酸（TFA）等。同样，在溶解碱性多肽时，首先尝试用蒸馏水溶解。若多肽不溶或溶解不完全，可加入适量的 1% - 30%（v/v）乙酸溶液，若仍未达到理想的溶解效果，可进一步添加少量的 TFA，然后再用蒸馏水稀释至所需浓度。在使用乙酸溶解碱性多肽时，要考虑到乙酸的挥发性以及对后续实验的影响。如果后续实验对溶液的挥发性有严格要求，可能需要在溶解后进行适当的处理，如减压蒸发除去多余的乙酸。而 TFA 虽然是一种强酸性且有效的助溶剂，但由于其具有较强的腐蚀性和挥发性，使用时需格外小心，并且要注意 TFA 的残留可能会对某些实验产生干扰，例如在一些对 pH 值敏感的生物活性测定实验中，过高的 TFA 残留可能会影响实验结果的准确性。例如，某一碱性多肽在 10% 乙酸溶液中部分溶解，当再加入少量 TFA 后，多肽能够迅速完全溶解，这是因为 TFA 提供的强酸性环境促使碱性多肽分子上的碱性基团质子化，增加了多肽与溶剂分子之间的静电相互作用，从而提高了多肽的溶解度。
疏水性多肽由于含有大量的疏水性氨基酸残基，在常规的水性溶剂中溶解度较差。对于这类多肽，通常需要借助有机溶剂来实现初步溶解，然后再用水稀释至所需浓度。常用的有机溶剂有二甲基亚砜（DMSO）、N,N - 二甲基甲酰胺（DMF）、乙腈（CH₃CN）、甲醇（CH₃OH）、异丙醇（(CH₃)₂CHOH）等。然而，在选择有机溶剂时需要谨慎考虑多肽的具体序列。例如，当多肽中含有甲硫氨酸（Met）或半胱氨酸（Cys）时，应避免使用 DMSO 作为溶剂，因为 DMSO 具有一定的氧化性，可能会导致甲硫氨酸的硫原子被氧化为亚砜或砜，以及半胱氨酸之间形成二硫键，从而改变多肽的结构和性质。在溶解疏水性多肽时，先取少量多肽粉末，加入适量的有机溶剂，轻轻搅拌或超声处理，促进多肽的溶解。超声处理能够产生高频振动，有助于打破多肽分子间的疏水相互作用，提高溶解效率，但要注意控制超声时间和功率，避免溶液过热导致多肽降解，一般超声时间不宜超过 5 分钟，功率可设置在 200 - 300 瓦。当多肽在有机溶剂中完全溶解后，再缓慢加入蒸馏水进行稀释，边加边搅拌，直至达到所需的浓度。在稀释过程中，要密切观察溶液的状态，若出现浑浊或沉淀，可能是稀释速度过快或超过了多肽的溶解极限，此时可适当增加有机溶剂的比例，或者重新调整稀释步骤。例如，一种富含亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸的疏水性多肽，在加入少量乙腈并经过短暂超声处理后能够完全溶解，随后缓慢加入蒸馏水稀释，成功得到了均一稳定的多肽溶液，用于后续的结构和功能研究。
中性多肽的溶解性介于酸性多肽和碱性多肽之间，其溶解方法需要根据具体情况灵活选择。对于一些相对亲水的中性多肽，可尝试用蒸馏水或含有少量有机溶剂（如5% - 10% 的甲醇、乙腈等）的水溶液进行溶解。而对于疏水性较强的中性多肽，则可能需要采用与疏水性多肽类似的溶解方法，即先用少量有机溶剂（如 DMSO、DMF 等）溶解，再用水稀释。此外，对于某些有聚集倾向的中性多肽，还可以考虑添加一些变性剂来帮助溶解，如盐酸胍、尿素、三氟乙醇、六氟异丙醇等。这些变性剂能够破坏多肽分子间的氢键和疏水相互作用，使多肽分子以单链形式分散在溶液中，从而提高其溶解度。在使用变性剂溶解多肽时，要注意变性剂对后续实验的影响，因为变性剂可能会干扰多肽的生物学活性和某些分析方法的准确性。在实验允许的情况下，可在溶解后通过透析、超滤等方法去除变性剂。例如，一种含有较多极性不带电荷氨基酸残基的中性多肽，在尝试用蒸馏水溶解失败后，改用含有5% 甲醇的水溶液，并经过适当的搅拌，成功实现了溶解；而另一种疏水性较强的中性多肽，则需要先用少量 DMSO 溶解，再用水稀释，并在稀释过程中加入适量的尿素，以防止多肽的聚集，最终获得了稳定的多肽溶液。
3.1.1多肽样品的处理：
从冰箱中取出多肽样品后，应先将其放置在室温环境下，使其缓慢升温至室温，这个过程一般需要20 - 30 分钟。这一步骤至关重要，因为如果直接打开冷冻状态下的多肽样品瓶，空气中的水汽会迅速在冷的样品表面凝结，导致多肽吸湿受潮，影响其稳定性和溶解性。
3.1.2溶剂的选择与准备：
根据多肽的类型和特性，选择合适的溶剂。如果不确定多肽的具体性质，可先进行小范围的溶解性测试。准备好所需的溶剂，确保其纯度和质量符合实验要求。对于需要使用无菌水或无氧水的情况，要提前按照相应的方法制备。例如，制备无菌水可通过高压蒸汽灭菌（121℃，15 - 20 分钟）的方式；制备无氧水则可将蒸馏水煮沸 15 - 20 分钟，然后在氮气或氩气等惰性气体的保护下冷却，或者通过向蒸馏水中持续通入惰性气体一段时间来实现。同时，准备好用于量取溶剂的移液器、移液管等工具，并确保其准确性和清洁度。
3.2.1初步溶解尝试：
加入适量的初始溶剂，如对于大多数多肽，可先尝试加入100 - 200 微升的蒸馏水置于干净的离心管或小瓶中。取少量（一般为 1 - 5 毫克）多肽粉末，轻轻振荡或用移液器吹打，观察多肽的溶解情况。如果多肽在短时间内（如 5 - 10 分钟）能够完全溶解，形成均一透明的溶液，则说明该溶剂适用，可按照比例扩大溶解量。若多肽不溶或部分溶解，可根据多肽的类型选择下一步的操作。例如，对于碱性多肽，若蒸馏水不能使其完全溶解，可加入 10 - 20 微升 10% 的乙酸溶液，继续振荡或吹打，观察溶解效果；对于疏水性多肽，则可加入10-20微升的有机溶剂（如 DMSO、乙腈等），同样进行振荡或超声处理，促进溶解。
3.2.2逐步优化溶解条件：
在初步溶解尝试未成功的情况下，需要逐步优化溶解条件。如果加入第一种辅助溶剂后仍未完全溶解，可适当增加辅助溶剂的用量，但要注意控制总量，避免后续稀释时溶液体积过大。同时，可采用超声处理的方法，但要严格控制超声时间和功率，如前所述，超声时间一般不超过5 分钟，功率在 200 - 300 瓦。超声过程中，要将离心管或小瓶放置在冰浴中，以减少超声产生的热量对多肽的影响。另外，对于一些难溶的多肽，还可以尝试适当加热溶液，但加热温度不宜超过 37℃，且加热时间要尽量短，一般不超过 10 分钟，加热过程中要不断搅拌，防止局部过热导致多肽降解。在尝试不同的溶解条件时，要做好记录，包括加入的溶剂种类、用量、超声时间、加热温度和时间等，以便后续总结经验和优化方案。
3.2.3稀释至目标浓度：
当多肽在初始溶剂或辅助溶剂中完全溶解后，再用适当的稀释液（如蒸馏水、缓冲液等）将溶液稀释至目标浓度。在稀释过程中，要缓慢加入稀释液，并不断搅拌或振荡，确保溶液均匀混合。稀释液的选择要根据实验的具体要求来确定，例如，如果后续实验需要在特定的pH 值环境下进行，可能需要选择相应 pH 值的缓冲液作为稀释液。在稀释完成后，可使用高效液相色谱（HPLC）等仪器对多肽溶液的浓度进行测定，以确保其准确性。同时，观察溶液的外观，确保溶液均一透明，无浑浊、沉淀或絮状物出现。
3.3.1分装保存：
将溶解好的多肽溶液按照实验所需的用量进行分装，装入无菌的离心管或冻存管中。这样可以避免反复冻融对多肽稳定性的影响，因为每次冻融过程都可能导致多肽分子的结构发生变化，从而降低其活性。分装的量可根据实际实验的使用频率和用量来确定。
3.3.2储存条件：
多肽溶液应储存在低温环境下，对于大多数多肽，-20℃是较为适宜的储存温度，若条件允许，-80℃则能更好地保持多肽的稳定性，可储存数月至数年。同时，要注意避光保存，因为光照可能会引发多肽的氧化、降解等反应。对于含有易氧化氨基酸（如 Cys、Met、Trp）的多肽，还应尽量创造无氧环境，可在储存管中充入氮气或氩气等惰性气体后密封，或者在溶液中加入适量的抗氧化剂（如二硫苏糖醇 DTT、三 (2 - 羧乙基) 膦盐酸盐 TCEP 等）。
3.3.3.用前的检查：
在取出储存的多肽溶液使用前，应先将其放置在室温下缓慢解冻，解冻过程中可轻轻振荡。解冻后，再次观察溶液的外观，检查是否有沉淀、浑浊或颜色变化等异常情况。若出现异常，应谨慎使用，并重新评估多肽溶液的质量和活性。对于有疑问的多肽溶液，可通过一些简单的检测方法，如HPLC 分析等，来确定其是否仍符合实验要求。
4.1溶剂选择不当：
这是导致多肽不溶或溶解性差的最常见原因之一。如果没有根据多肽的极性、电荷特性和氨基酸组成选择合适的溶剂，多肽分子与溶剂分子之间无法形成有效的相互作用，从而难以溶解。例如，将一种疏水性很强的多肽直接溶解在水中，由于水与多肽之间的疏水斥力较大，多肽很可能无法溶解。此时，应选择合适的有机溶剂或混合溶剂来溶解多肽。
4.2二级结构的影响：
如前所述，多肽在溶液中形成的二级结构可能会阻碍其溶解。某些二级结构的形成使得多肽分子的空间构象不利于与溶剂分子相互作用，或者将多肽分子中的极性基团包裹在内部，减少了与溶剂的接触面积。对于这种情况，可以尝试采用一些能够破坏二级结构的方法，如超声处理、或添加表面活性剂。
