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离子交换层析分离纯化蛋白质原理、介质及具体步骤

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2023/09/21

生命科学仪器综合讨论

离子交换层析基本原理：

离子交换层析法是蛋白纯化的一种方式，通过带电的溶质分子与离子交换层析介质中可交换离子进行交换，从而达到分离纯化的目的。

离子交换层析法主要依据电荷间的相互作用，利用带电分子中电荷的微小差异而进行分离，具有较高的分离容量。几乎所有的生物大分子都是极性的，都可使其带电，所以离子交换层析法的应用很广泛。

离子交换层析的介质：

有许多离子交换介质都已经商品化，但不存在一种神奇的介质其最适合各种蛋白质的纯化。选择离子交换介质的标准包括应用的特异性需要、样品成分的等电点和分子大小（即目的蛋白和污染物），以及可得到的装备（如泵和柱子）。

首先需要选择阴离子或阳离子介质，如果目的蛋白的等电点已知，选择阴离子介质且操作的pH高于目的蛋白的pI，或选择阳离子介质且操作pH低于目的蛋白的pI。如果靶蛋白的pI未知，开始之前最好先测定它。最佳操作pH可根据经验确定。因为大多数蛋白质的pI低于7，选择阴离子交换和操作pH为8.5开始是合理的，然后根据估计结果和优化条件。知道蛋白质溶液中污染物pI和结合特征也是有用的。

离子交换层析应用：

离子交换层析法是生物纯化中应用最广泛的色谱模式，应用于大多数下游处理平台。在IEX中结合目标蛋白、洗脱柱子和洗脱目标蛋白的典型方案被称为“结合/洗脱模式”，经常应用于中间纯化步骤如抗体的下游处理。阴离子交换层析是大多数血浆蛋白纯化平台的组成部分如凝血因子VIII的纯化。

离子交换层析（IEX）具体操作步骤：

平衡

第一步是固定相的平衡。当达到平衡时，所有的固定相带电基团都与可交换的平衡离子结合，如氯或钠。选择起始缓冲液的pH和离子强度，以确保目标蛋白与介质的结合。

上样和清洗

第二步的目标是结合目标分子，并清洗出所有未结合的物质。

洗脱

随着离子强度的增加，在选定的pH值下净电荷最低的蛋白将最先从柱子上洗脱。同样地，在一定pH值下电荷最高的蛋白被保留得最牢固，并且在最后被洗脱。

再生

最后用高离子强度的缓冲液进行最后一次清洗，使色谱柱再生，并去除任何仍结合的分子。然后在开始下一次运行之前，色谱柱需要在起始缓冲液中重新平衡。

离子交换层析蛋白纯化详情可以关注：https://cn.sinobiological.com/resource/protein-review/protein-purification-by-iec

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