置换层析——重新崛起的生物物质分离技术.PDF

《生物工程进展》1997, . 17, . 3 V o l N o 置换层析——重新崛起的生物物质分离技术 陈冠军 ( 山东大学微生物技术国家重点实验室 济南 250 100) 摘　要　置换层析是一种非线性层析技术, 它产生于 40 年代末, 只是在近十几年里, 置换 层析才显示了其在生物物质特别是蛋白质的制备性分离中的重要潜力。由于这一技术与 传统的洗脱层析技术相比, 有着明显的优点, 即高上样量、高产率、高分辨率、易于操作, 以 及被分离样品在分离过程中的自行浓缩效应, 因此这一技术已越来越引起人们的关注。 关键词　置换层析　置换剂　蛋白质分离纯化 　　生物物质的制备性分离技术与经典的化学 线性层析技术, 所谓置换层析就是指吸附在色 工程分离技术有着极大的不同。通常生物物质 谱柱上的一种组分被另一组分或试剂置换出色 的产品初始浓度是非常低的, 而且与一些紧密 谱柱的层析技术。由于这一技术与传统的洗脱 相关的物质混处在同一个复合物基质中, 如发 层析技术相比, 有着明显的优点, 即高上样量、 酵液或细胞裂解液; 并且生物物质产品特别是 高产率、高分辨率, 以及被分离样品在分离过程 蛋白质类产品的分离要求在分离过程中仍然保 中的浓缩效应, 因此这一技术已越来越引起人 持其生物活性, 因此不能采用化学工程中的高 们的关注。 温、高压、强酸、强碱这样强烈的手段, 只能在比 　　置换层析的操作运行与分离机制 较温和的条件下进行, 这就使 目标产品的分离 纯化变得更为复杂和困难。 置换层析易于操作, 不需要特殊的装置, 完 层析技术是生物物质分离的最基本、最重 全可以在现有的各层析系统上进行工作。整个 要和最有效的技术之一。它在生物物质特别是 操作程序包括层析柱的平衡、上样、加置换剂洗 蛋白质的分离纯化中, 是一项非常有效的工具。 脱、分步收集和层析柱再生这样一个系列过程 ( ) ( 随着生物技术的不断发展, 越来越多的生物产 见图 1 。层析柱首先用起始缓冲液 也叫做载 品通过基因工程技术得以表达和生产, 但随之 体缓冲液, car ier bu ffer) 进行充分平衡; 用同样 而来的是作为生物工程下游技术的大规模制备 的缓冲液溶解或充分透析平衡的样品被引入到 性蛋白分离纯化技术则成了生物技术发展的一 层析柱上; 然后, 用由同样的缓冲液配制的置换 种限制因素。传统的蛋白质分离提纯方法往往 剂溶液进行置换洗脱。在引入样品到柱上时, 样 费时, 得率低, 处理量少而不适于规模化的制备 品的各组分被固定相吸附, 使柱子的顶部被饱 性分离。因此, 人们在不断地探索各种生物物质 和吸附, 在这一过程中实际上是在进行着一种 分离技术在生产实践中的应用, 如双水相萃取、 前沿层析(fron ta l ch rom ato g rap hy ) 的作用[ 1 ] 。 制备性电泳、亲和层析等。但这些方法又由于各 由于置换剂对层析柱中固定相的亲和性大于被 自的限制性因素而难以生产性地规模化使用。 分离样品的亲和性, 当加入置换剂后, 置换剂的 然而在近十几年来, 在液相层析中, 置换层 前沿迫使样品最后的后沿组分解吸附, 这一被