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离子交换色谱

2020.6.22

洗脱方式的选择,

离子交换色谱洗脱方式有三种:一是改变缓冲液pH,使蛋白质从吸附状态变为解吸附状态。如在阴离子交换色谱中,通过降低流动相pH使吸附在柱子上的带负电荷的蛋白质带正电,从而达到解吸附,在阳离子交换色谱中则是通过升高流动相pH的方法达到解吸附;二是增加缓冲液的离子强度,将吸附强的分子从离子交换剂上替换下来;三是缓冲液pH和离子强度同时改变。无论哪一种方法,都可用阶段洗脱和梯度洗脱两种方式进行。

阶段洗脱是用几个不同pH缓冲液或几个不同盐浓度的缓冲液逐步进行洗脱。即pH和离子强度变化不连续。而在梯度洗脱中,缓冲液的洗脱能力是连续增加的,由于后者分辨率更好,因此被广泛采用。

在经典色谱中需用梯度混合器来制造线性梯度,梯度混合器是由两个容器构成,两个容器安放在同一个水平上,一个盛起始缓冲液,另一个盛含较高离子强度或不同pH的缓冲液。二者用管子相连,以保持溶液的流体静力平衡。当缓冲液从第一个容器流入柱内,第二个容器的缓冲液进入第一个容器自动补足,使缓冲液形成梯度。

现在许多中低压色谱仪器(如Waters,Pharmacia等公司的一些产品)和高效液相色谱一样可以用计算机控制双泵自动配制流动相,很容易地获得直线或非直线、连续或非连续的梯度模式,以满足不同的分离需要。

通常对线性梯度的要求是:

(1)洗脱液的总体积应足够大,一般梯度至少要四倍床体积,使分离的各个峰有较好的分辨率;

(2)梯度上限要有足够强的洗脱能力,使吸附的最紧密的物质也能够从柱子上被洗脱下来;

(3)梯度的斜率不应太大,以确保各峰能够分开,但又不应太小,以免峰形过宽甚至形成拖尾;一般认为,梯度体积越大,梯度变化越缓,则分辨率越好。

实验操作

1.填料的预处理

2.装柱

离子交换色谱不同于凝胶色谱,柱子通常较为短小,对于一般工作,通常选长度为10-40cm的柱已足够。柱的直径按照欲分物质的数量来选定。对于很复杂的混合物和进行精细分析是用细长的柱,分辨率较好;对于初步分离可用较粗、容量较大的柱。装好的柱子用起始缓冲液充分平衡后上样。

3.上样

离子交换色谱柱必须充分平衡后方可上样。上样量取决于色谱柱的交换容量,一般为交换容量的70-80%,上样体积可以不受限制。通常低浓度样品上样可达床体积的几倍到几百倍。这一点对较稀的样品极为有利,可以同时起到分离和浓缩的双重作用,可谓一举两得。但用于分析时,为了提高分辨率,上样量体积适当减小。用于离子交换色谱分离的样品溶液的离子强度和pH值必须与起始缓冲液(即流动相A液)一致,如不一致,应进行缓冲液转换,可通过透析或凝胶色谱来完成。

4.洗脱、样品收集

加样后用足够量的起始缓冲液洗涤除去不吸附的物质,然后再进行洗脱。洗脱可选择不同的方法,用控制器或梯度混合器控制梯度。流出的样品组分经紫外检测器实时检测(检测波长一般为280nm),用分部收集器或手工收集。

5.再生

样品洗脱完毕后要进行再生,以除去仍然结合在柱子上未完全洗下的一些蛋白质,通常用100%流动相B液再洗脱1个柱体积即可。

6. 平衡

再生后的柱子欲再次进样需重新进行平衡,平衡一般用100%A液(即0%B液)洗涤柱子至少四个柱体积。

7.保存

柱子不用时应用强洗脱剂洗去结合于柱子上的杂质,然后再用蒸馏水彻底清洗后加抑菌剂保存。


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