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层析工艺设计——为什么要避开分子筛

层析工艺设计——为什么要避开分子筛

  • 分类:行业资讯
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  • 发布时间:2017-04-24 00:00
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【概要描述】分子筛层析,又称为凝胶过滤层析或体积排阻层析。分子筛层析是利用有一定孔径范围的多孔凝胶作为固定相,对混合物中各组分按分子大小进行分离的层析技术。具有分子筛作用的物质很多,如浮石、琼脂、琼脂糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、葡聚糖凝胶等。

层析工艺设计——为什么要避开分子筛

【概要描述】分子筛层析,又称为凝胶过滤层析或体积排阻层析。分子筛层析是利用有一定孔径范围的多孔凝胶作为固定相,对混合物中各组分按分子大小进行分离的层析技术。具有分子筛作用的物质很多,如浮石、琼脂、琼脂糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、葡聚糖凝胶等。

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摘自北京慧德易

 

分子筛定义

分子筛层析,又称为凝胶过滤层析或体积排阻层析。分子筛层析是利用有一定孔径范围的多孔凝胶作为固定相,对混合物中各组分按分子大小进行分离的层析技术。具有分子筛作用的物质很多,如浮石、琼脂、琼脂糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、葡聚糖凝胶等。

 

避开原因一:工艺放大困难

分子筛层析无法遵循线性放大原则,即使遵循柱床高度不变的原则,工艺流速如何进行调整,也是需要面临的问题。为保证良好的分离效果,分子筛层析必须要求相对较高的装填高度,然而装填高度偏高,反压也势必会偏高。由于层析填料的耐压有限,在保证不超压的前提下,工艺流速会明显受限,这会使得整个纯化过程时间漫长。

 

避开原因二层析柱装填困难

在进行层析柱装填时,匀浆液浓度必须在一定的范围内(50%-70%),方可保证沉降均匀、柱效良好,这对层析柱的规格选型有着特殊要求。高度100 cm的层析柱,在匀浆浓度50%-70%时,假设压缩系数为1.15,则实际使用高度为43.5-60.9 cm,这往往无法达到某些使用者的要求。若选配装柱器,并考虑柱头所占空间,这要求实验空间必须高度充足。若考虑将2根层析柱串联使用,则要求2根层析柱的柱效相当,才可保证分离效果良好,这对装填技术也有着较高要求。

 

避开原因三:测定柱效困难

常规柱效测定方法,要求平衡1.5-2 CV,进样后,洗脱至出峰(参考值:2 CV),流速30 cm/h。若假设装填高度为60 cm,平衡、洗脱体积总计3.5 CV,经计算,测定一次柱效,需耗时7小时。可以想象,当发现柱效不理想,需要重新装填并测定柱效时,过程是极为繁琐、耗时的。

 

避开原因四:维护保养操作困难

当层析柱使用完毕,用20%乙醇保存时,同样也极为耗时。而且当再次使用时,用水将20%乙醇置换走,一般需要3 CV以上,而且由于该过程反压较大,通常还需要降低流速进行。

总之,采用分子筛层析,各个环节都极为繁琐、耗时,因此,在进行层析工艺设计时,要尽量避开分子筛层析。

 

应用领域

分子筛层析也并非一无是处,其应用领域主要包括以下方面:

1)脱盐:

高分子(如蛋白质、核酸、多糖等)溶液中的低分子量杂质,可以用分子筛层析除去,这一操作称为脱盐。本法脱盐操作简便、快速,蛋白质和酶类等在脱盐过程中不易失活,样品体积可达柱床体积的25%-30%,为了防止蛋白质脱盐后溶解度降低会形成沉淀吸附于柱上,一般用醋酸铵等挥发性盐类缓冲液使层析柱平衡,然后加入样品,再用同样缓冲液洗脱,收集的洗脱液用冷冻干燥法除去挥发性盐类。

2)分离提纯:

分子筛层析已广泛用于酶、蛋白质、氨基酸、多糖、激素、生物碱等物质的分离提纯。

3)测定高分子物质的分子量:

用一系列已知分子量的标准品放入同一凝胶柱内,在同一条件下层析,记录每一分钟成分的洗脱体积,并以洗脱体积对分子量的对数作图,在一定分子量范围内可得一直线,即分子量的标准曲线。测定未知物质的分子量时,可将此样品加在测定了标准曲线的凝胶柱内洗脱后,根据物质的洗脱体积,在标准曲线上查出它的分子量。

4)高分子溶液的浓缩:

通常将Sephadex G-25或50干胶投入到稀的高分子溶液中,这时水分和低分子量的物质就会进入凝胶粒子内部的孔隙中,而高分子物质则排阻在凝胶颗粒之外,再经离心或过滤,将溶胀的凝胶分离出去,就得到了浓缩的高分子溶液。

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