Titreringkalorimetri

Titreringkalorimetri är en termodynamisk metod som mäter värmeändringar under en kemisk titrering när titranten successivt tillsätts till en lösning och reagerar med provet. Den vanligaste tillämpningen kallas isothermal titration calorimetry (ITC), där experimentet hålls vid konstant temperatur och den totala värmeutbytet registreras i varje injektion. Resultatet ger direkt information om hur mycket värme som frigörs eller upptas i interaktionen.

Principen bygger på att en noggrant reglerad spruta levererar små volymer titreringsvätska till provkammaren som innehåller analyten. Varje tillsats orsakar en värmeimpuls som fångas av kalorimetern och integreras till värmetrenden över varje injektion. Genom att uttrycka värmeändringen som funktion av tillsatt volym kan man modellera molekylära interaktioner och bestämma thermodynamiska parametrar.

Instrumentet består av provkammare, en injektionsspruta, ett temperaturstyrt hölje och en känslig termodynamisk sensor. Data presenteras som en titreringskurva och analyseras med lämpliga bindningsmodeller. Genom ITC erhålls entalpiförändringen ΔH direkt, och tillsammans med temperaturen används den för att beräkna entropi ΔS och Gibbs fria energi ΔG vid temperaturen T. Bindningskonstanten K och stoikiometrin n erhålls också från modellpassningen.

Användningsområden inkluderar studier av protein–ligand och enzym–ligand interaktioner, karakterisering av polymerisationsreaktioner samt läkemedelsutveckling. Fördelar är direkt helthermodynamisk information utan märkning, små provmängder och kemisk neutralitet. Begränsningar inkluderar behov av rena prover, korrekt korrigering för värme av dilution samt att tolkningen beror på lämplig modell och instrumentkostnad.