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高性能微球在多肽药物分离纯化中的应用(一)

2021.3.01

由于多肽药物结构复杂、稳定性差、浓度低且目标分子与杂质的结构相类似,有的只有一个氨基酸的差别,因此多肽药物的分离纯化一直是多肽药物生产过程中最具挑战性的一部分,多肽分离纯化也主要依赖于高性能的微球制备色谱填料,其具有分离效果好、分辨率高、重复性好、回收率高等优点,是目前多肽药物的主要分离纯化方法。无论是多肽药物的合成还是分离纯化都离不开高性能的微球材料。


传统重结晶、精馏等有机小分子药物纯化方法不适用于多肽的分离纯化,高效液相色谱或层析技术具有极高的分离纯化效率,且条件温和,在分离纯化过程中容易保持目标分子的生物活性,成为多肽药物分离纯化的重要工具。

 

分离纯化技术对于生物分子的形态、收率和成本具有决定性的作用。尤其是通过发酵生产的多肽药物如重组胰岛素,由于浓度低、杂质复杂,目标产物容易变性等使其分离成本占总成本的60%以上,而且需要多步纯化过程才能满足多肽药物的需求,因此,分离纯化技术在多肽药物产业中起着十分重要的作用。

 

目前用于多肽药物分离纯化的层析或色谱技术主要是有三种: 

 

一是离子交换色谱,由于多肽是由氨基酸通过酰胺键连接成的高分子物质,不同多肽分子带的表面电荷正负性质及表面电荷数量都不同而且会随着流动相的pH改变而改变,因此不同组份的多肽分子在离子层析介质的电荷作用力有较大差异,因此可以通过改变水溶液的盐浓度和pH来降低样品组份与离子交换色谱填料的电荷作用力从而对不同多肽组份进行洗脱分离。

 

离子交换树脂分为强阳、强阴、弱阳、弱阴四种常用离子交换介质,离子交换具有载量大、适用性强等特点,因此常被用于发酵多肽产品的粗分和中间纯化过程,如重组胰岛素的第一步粗分往往是用离子交换色谱。

 

二是反相色谱,多肽分子在极性较强的流动相如水的缓冲液中可以与色谱填料表面疏水基团形成较强的疏水作用力而吸附在固定性表面上,然后通过降低流动相极性即增加流动相有机溶剂的比例如甲醇、乙腈等按极性强弱先后洗脱分离不同多肽样品组分。

 

样品流出色谱柱的顺序是极性较强的多肽组份最先被冲洗出,而极性较弱的组份会与色谱填料有更强的疏水作用力因此在色谱柱上有更强的保留。反相色谱填料分辨率很高通常用于多肽药物分离的精纯过程。

 

三是疏水作用色谱,与反相色谱相类似都是通过样品组份带有的疏水基团与色谱填料表面基团通过疏水作用力达到吸附的目的,然后通过调整流动相性质来改变这种疏水作用力来达到分离的目的。

 

不同的是反相填料具有高密度的疏水功能基团,疏水作用力很强,样品组分在纯水缓冲溶液中就可以吸附在反相填料表面,洗脱时需要增加流动相中有机溶剂的比例以降低流动相的极性;而疏水填料表面疏水基团密度小,疏水作用力较弱,为了增加多肽的疏水作用力,在水流动相中需要增加盐的浓度使样品能吸附在疏水填料表面,然后只要降低流动相盐的浓度就可以达到洗脱的目的。

 

疏水作用色谱优势是可以完全在水相体系操作,不需要有机相。常见的疏水基团有苯基、丁基和聚醚基团。疏水层析介质的疏水作用力主要受流动相的盐浓度影响,由于其在高盐环境下,多肽分子的疏水性较好,因此其非常适用于离子交换色谱过程之后产品的继续分离纯化。

 

 


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