高性能微球在多肽藥物分離純化中的應用(二)
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「?多肽分離純化色譜填料的選擇?」
一個理想的多肽藥物分離純化色譜填料必須滿足以下特性:
(a)高選擇性,高分離度;
(b)柱效高,分辨率高;
(c)載量大;單位體積填料處理多肽樣品的能力大
(d)化學性能穩定,適用pH范圍寬(1-14);可在線清洗, 耐臟性強,使用壽命長;
(e)機械強度大,反壓低;易裝柱;
(f)產品重現性好,性價比高。在現實中很難找到一款填料能滿足所有的要求,每種填料都有它自身的特性,選擇填料要綜合考慮成本,分離效率,產品純度,穩定性等等。
如在發酵多肽的粗純或捕獲階段需要高載量色譜填料來濃縮和分離目標多肽分子,而精純階段則要選擇分辨率高的介質以除去性能非常類似的分子。由于色譜填料的性能取決于其化學組成、粒徑大小和分布、微球孔徑大小和分布、表面功能基團及密度等。
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用于多肽分析和分離純化的液相色譜填料主要基質有三大類:
第一類是多孔二氧化硅(硅膠)為基質的色譜填料;
第二類是天然碳水高分子改性填料包括改性纖維素、葡聚糖、瓊脂糖等;
第三類是合成高分子色譜填料包括交聯聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯等。
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反相硅膠色譜已成為多肽分析和制備色譜的主流介質, 但硅膠表面的硅氧鍵耐堿性差的缺點使得這一填料不適合在堿性條件下分離和分析多肽分子和需要用堿性條件下再生的純化分離過程中。
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天然碳水高分子改性填料由于具有親水強,能減少對生物分子的非特異性吸附等特點因此在分離過程中容易保持生物分子的生物活性而被廣泛地用于生物大分子的分離純化,其主要的缺點是機械強度差,溶脹體積大,流速慢等等。
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交聯聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸酯由于機械強度好且合成聚合物微球的粒徑,粒徑分布及孔道結構容易控制,通過表面親水化改性后可以降低生物分子的非特異性吸附,而且克服了天然碳水高分子介質機械強度差,溶脹體積大的缺點使生物分離純化更加快速、高效。
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因此合成高分子填料被越來越多地替代天然高分子改性填料用于多肽分子的分離純化。交聯聚苯乙烯填料由于本身就帶有疏水的苯基,不需要通過表面鍵合烷基功能基團就可直接用作反相填料,交聯聚苯乙烯填料具有較強的機械強度及極高的耐堿性和極長壽命等特點使其被越來越多地用來替代反相硅膠用于中小分子工業分離純化過程中。
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用于多肽分析和分離純化的液相色譜填料主要基質性質對比
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1)硅膠色譜填料
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在高效液相色譜領域,二氧化硅(硅膠)及硅膠鍵合分離填料因具有良好的機械強度,耐溶劑性,孔道結構及比表面積容易控制,優異的耐熱性能,及表面富含易于鍵合或改性的硅羥基使得硅膠成為高效色譜填料應用歷史最悠久也是應用最為廣泛的高效液相色譜填料。
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2)聚合物色譜填料
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然而在多肽類藥物的研究與開發中,往往因在下游的分離與純化過程中所存在的技術瓶頸,導致難以獲得令人滿意的目標多肽或制備規模。
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聚合物分離介質因其良好的分離效果、穩定的物理化學性質及高吸附載量,在多肽類藥物的分離與純化中得到越來越廣泛的應用,也為多肽的分離介質選擇提供了新的途徑。
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按照聚合基體的不同,聚合物可以分為聚苯乙烯型和甲基丙烯酸型,分別是以苯乙烯和二乙烯基苯或甲基丙烯酸酯為聚合單體,加入致孔劑聚合而成。
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早期的聚合物分離介質因孔徑較大,稱為大孔吸附樹脂,其性質介于天然吸附劑(活性炭、硅膠和硅藻土)和離子交換劑之間。
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目前大孔吸附樹脂已廣泛應用于中藥提取液及多肽的分離純化,但因大孔吸附樹脂本身粒徑較大等因素導致其分離能力較低,在物質的精細分離純化中很難達到所需的純化要求及質量標準。
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隨著聚合技術的發展,新型的精細聚合物分離介質隨之誕生。精細聚合物分離介質一般是以苯乙烯和二乙烯基苯或甲基丙烯酸酯為單體聚合而成,其粒徑分布為數微米至數百微米,具有更窄的粒徑分布、更優化的孔徑結構及更高的比表面積,因此擁有更好的分離度和吸附載量。?
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與反相硅膠色譜填料相比,首先,聚合物色譜填料微球的骨架結構是由C-C鍵構成,比Si-O-Si鍵以及多糖的糖苷鍵,其化學穩定性最好,在整個pH范圍內都可以長期使用,還能用NaOH 溶液直接清洗和再生;
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其次,通過聚合方法,可以很容易地獲得從軟凝膠型至不同硬度,不同孔徑、不同大小的微球,特別是通過化學方法,對微球進行功能化,可以很容易地獲得具有各種表面性質的微球。因此,越來越多的被用來替代反相硅膠用于多肽等生物分子工業純化過程中。
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3)聚合物和反相硅膠色譜填料的互補性能
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硅膠和聚合物為基質的填料是色譜分離和分析領域必不可少的兩種性能互為補充的色譜介質。
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硅膠基質機械強度大、柱效高、分辨率好,已廣泛應用于有機化合物及中性分子的分析和大規模制備生產中;而聚合物基質填料則具有良好的化學穩定性及無與比擬的耐酸堿性,因此使用壽命長,可在線清洗適合生物分子的大規模純化分離。
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研究證明,由于硅膠和聚合物色譜填料內存在材料基質的差別,它們在對目標分子分離選擇性方面具有極強的互補性,如一些用聚合物填料很難分離的物質,在硅膠填料上卻能得到良好分離。?
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相反地,一些在硅膠填料上很難分離的物質,而用聚合物填料能得到有效的分離。納微科技可同時提供硅膠、聚甲基丙烯酸酯和聚苯乙烯/二乙烯基苯為基質的三種性能互補的高質量的單分散均粒色譜填料以滿足不同客戶的需求。
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