过滤(Filtration)对于大多数实验室都非常关键,从基础生物学和化学研究到工业应用,如食品加工、生物制药、工业品安全等,同时高效液相色谱样品的体积越来越小。随着“小体积样品”在实验室变得更加普遍,意味着检测精度和操作效率都需要大幅度提升才能满足实际需求。Merck科学家Vivek Joshi认为:“小体积是指几微升样本”,GE产品经理Navin Pathirana认为:“小体积是小至1微升的样本,可能有些学科的定义要严格些。”
对于小体积样品的过滤,这通常涉及组织、单细胞和蛋白组分分析。但是药物研发人员分析小体积样本时,更需要做过滤处理,否则其中的颗粒物和杂质会影响HPLC柱子的性能。因为样品体积越来越小,每天分析的样品量巨大,现在就连一个小规模实验室每天样品分析的量都是惊人的多,Joshi说:“科学家们都在寻找小体积样品过滤的解决方案,让样本制备更简单,更快速”。事实上,小体积样本在提高检测效率的同时,需要极力避免出现任何异常的系统误差,这对高效而可持续的过滤系统提出更高要求。
我们从世界领先的Whatman滤器近100年的发展,可见色谱样品制备方式的巨大变革,如下图。
确保样本分析的精度
HPLC样品的分析精度很大程度上取决于样品制备环节,特别是过滤步骤。这种情况下,研究者不希望将样品损耗于过滤器内,或者有潜在物质从滤器中溶出来。Pathirana说:“如果我们使用一种洁净且专门为HPLC样品过滤的滤器,比如选择一个13mm、含兼容性更佳的Whatman再生纤维素膜的SPARTAN滤器,可将滞留体积减小至几个微升以下,或用一个4mm内含PTFE膜或PVDF膜的Puradisc滤器,确保死体积最小,同时这类经过严格清洗的微型滤器还确保样本无任何污染。”对于高粒相量易堵塞的样品,选择GD/X梯度过滤器可确保高通量。
恰当好处地节约样本
因为过滤的是小体积样品,特别需要注意避免样品损失、滞留或长期挥发,当一个人每天做的样本数量小于10个,使用针头式过滤器时,工作量相对较轻松。如果一个人每天需做几百个样本,那么常需使用一次性的96孔板或384孔板,但样本的长期滞留和挥发则不可避免。如果每天需做10-100个样本,样本数量不够使用多孔板,而针头式滤器则带来超级巨大的工作量。事实上,大约60-70%的研究人员平均每天处理的样品量都在10-100个之间。因此,我们需要一个可以做小体积样品过滤的系统,且恰当好处地节约样本和耗材,同时满足样品分析的需求,“比如Whatman Mini-Uniprep G2是一种非常值得的选择。”Pathirana说。
提高样本过滤的效率
从HPLC转移至UHPLC,样品过滤步骤则变成“瓶颈”,为什么会这样呢?
运用UHPLC做小体积样本分析更复杂。“从HPLC转移至UHPLC,通常过滤样本并将样本转移至自动进样器的时间,已经相当于上机分析一个样品的时间了,因此成为影响仪器整体效率的“瓶颈”。”Pathirana分析说,“除此之外,UHPLC柱子填料的颗粒尺寸更小了,意味着临界间隙变小,更多需要0.2um,0.1um甚至纳米孔径的滤器才可满足分辨率要求。尽管存在这样的挑战,但UHPLC的普及率却越来越高,这个已经成为了必然趋势。“因为UHPLC具有更高的分辨率、灵敏度和分析速度。”Pathirana说,“为了充分利用UHPLC带来的真正好处,那么样本过滤的效率必须提高,这也是我们着力优化UHPLC工作流程的地方。”如果我们能将“过滤器和自动进样瓶”合为一体,无需针筒、滤头和单独进样瓶,那么这个问题就迎刃而解了!GE医疗生命科学部将这个大胆的想法变成了现实:这便是先前提及的Mini-Uniprep非针式滤器,这是一个革命性的产品。
技术依赖于技巧和实验目的
研发人员使用什么样的滤器,亦可能取决于样品的类型和实验目的。一位来自Arizona州立大学的博士研究生(Oliver Hyman),曾使用一种特殊的滤器来一次过滤60-1000微升的池塘水,目的是从病原体中寻找一种DNA,“我采用一种自己组装的滤器,即运用Win-Lok自组装滤器,通过灵活更换不同孔径滤膜(如Nuclepore径迹蚀刻膜),它可以让水样选择性地透过这张滤膜而截留病原体。”Hyman说,这种方式似乎也满足了他的需求,“我喜欢这种方式,因为它比那些水样采集设备简单多了”,Hyman补充道,“还可以借助一些工具来设计方案,如泵、预滤器等,或许可以过滤更多水样!”。虽然是来自实验室的小众化需求也不断增加,但我们也需要有效利用尽可能简单而可靠的设备和耗品来实现。
如今,研究者可从许多备选方案中去选择,如专为HPLC/UHPLC样品制备而设计的Mini-Uniprep非针式滤器,高通量的滤器,纳米级的滤器,底本低的滤器等等。Whatman技术专家分析道,中低压液相色谱(FPLC/AKTA)和超高效液相色谱(UHPLC)应采用0.2μm 滤器,高效液相色谱(如色谱柱填料直径5μm或10um)则采用0.45μm滤器,要求更小过滤死体积,采用13mm SPARTAN 或4mm Puradisc 滤器。同时日常需大量使用缓冲液(Buffer)和流动相,去除潜在颗粒物、杂质和细菌及脱除气体,可以消除杂峰,或保护分离柱,建议选用0.2um滤膜或在线过滤脱气滤器IFD(0.2um)。我们建议学者或实验人员参考《Whatman实验室科学产品目录》和《实验室分离过滤技术指南》,如下图。同时需要不时总结实践经验和操作技巧,关键时候还需专业人士的指导。
非凡小核酸创新领袖联盟成立,Cytiva携手行业专家助力新型疗法的科研转化与商业化
思拓凡中国总裁周敏涛宣布离职 在丹纳赫任职两年
从研究者发起临床试验探讨恶性肿瘤患者自体TIL过继性细胞免疫治疗临床应用的前景及挑战
CAR-T细胞治疗产品的开发现状与挑战
相关产品
VIA Extractor™ 温控型高效能组织处理器
全新AxiChrom Master 装柱工作站“纯心”上市
VIA capsule 无液氮超低温运输舱
BioProcess Resin Mixer自动填料匀浆罐
Xcellerex™自动灌流系统(APS)
AKTA pilot 600全自动中试层析系统
AKTA pcc连续流层析系统
Amersham Typhoon IP 同位素成像仪
Amersham Typhoon NIR/NIR+ 近红外激光成像仪
Amersham Typhoon RGB / 5 多功能激光成像仪
ÄKTA flux s 切向流过滤系统
ÄKTA flux 6 切向流过滤系统
Biacore™ 8K/8K+ 生物分子相互作用分析系统
ÄKTA™ go层析系统
Amersham ImageQuant 800 超灵敏多功能生物分子成像仪
关注
拨打电话
留言咨询