离子交换层析填料的选择

2023,12, 11

博格隆

离子交换层析是根据不同生物分子所带电荷质量和数量的差异来分离的一种层析技术，根据功能基团的带电荷性质分为阳离子交换和阴离子交换填料。由于生物分子大都带有酸性基团或碱性基团，并且可以通过调节缓冲液的pH改变其带电性质和数量，因此在生物分子与带相反电荷的阴离子交换介质或阳离子交换介质相结合后，改变流动相中的离子强度或者pH，生物分子即可按结合能力从弱到强依次洗脱，从而达到分离纯化的目的。

阳离子交换填料的应用

• 单抗体、双抗和抗体-药物偶联物（ADC）

• 疫苗和病毒样颗粒

• 病毒载体、外泌体和脂质纳米颗粒等

阴离子交换填料的应用

• 单抗体、双抗和抗体-药物偶联物（ADC）

• 酶、激素和血液制品

• 疫苗、病毒载体、质粒和寡核苷酸

• 在流穿模式下具有出色的DNA清除率

离子交换层析特点

· 高分辨率

· 高载量

· 高收率

· 适用范围广

· 良好的物理和化学稳定性

· 简单的在位清洗

离子交换填料的选择

· 配基类型

根据功能基团的带电荷性质分为阳离子交换和阴离子交换，根据其在溶液中的电离情况分为强离子交换基团和弱离子交换基团，目前常用的离子交换基团有以下几种：

基团	SP	S	CM	Q	DEAE
基团	磺丙基	磺甲基	羧甲基	季铵基	二乙基氨基乙基
类别	强阳	强阳	弱阳	强阴	弱阴

强离子交换填料在pH发生改变时，离子交换能力不变，在宽范围内仍充分带有电荷，而弱离子交换填料可提供不同的选择性，但不适用于极端pH。在建立纯化方法时，确定离子交换模式后首选强离子交换填料，当用强离子交换填料不能获得所需的选择性而达不到预期分辨率时，可试用弱离子交换填料。

· 基架类型

基架的主要差别在于填料粒径大小，从而提供流速和分辨率的差异，根据基架的材质分为以下几类：

	介质	基架/特点	应用
Bestarose	Bestarose FF	高度交联的琼脂糖微球，高流速	纯化的整个阶段
	Bestarose HP	高度交联的琼脂糖微球，高分辨率	中度纯化和精细纯化阶段
	Bestarose BB	高度交联的琼脂糖微球，大流速	料液粘性较大、样品前处理不彻底的捕获阶段，大规模生产
	Bestarose XL	含有葡聚糖长链的高度交联的琼脂糖微球，高流速下较高的动态载量	捕获阶段，也适用于病毒的纯化
	XL Big Beads	含有葡聚糖长链的高度交联的琼脂糖微球，高流速下较高的动态载量	料液粘性较高、样品前处理不彻底的捕获阶段，大规模生产
Diamond	Diamond	含有葡聚糖长链的高度交联的刚性极强的琼脂糖，高流速、低反压、高动态载量	捕获阶段和中度纯化阶段
	Diamond Mustang	高度交联的刚性极强的琼脂糖，高分辨率、低反压	中度纯化阶段和精细纯化阶段
	Diamond Mustang XL	含有葡聚糖长链的高度交联的刚性极强的琼脂糖，高分辨率、低反压、高动态载量	中度纯化阶段和精细纯化阶段
BestPoly	BestPoly 15	聚苯乙烯二乙烯苯，分辨率极高	精细纯化阶段或者检测
BestPoly	BestPoly 30	聚苯乙烯二乙烯苯，分辨率高、耐压、流速快	可放大的精细纯化阶段
MegaPoly	MegaPoly	具有贯穿孔的聚苯乙烯二乙烯苯，高载量、高分辨率、高流速	纯化的整个阶段
Bestdex	Bestdex C-25	葡聚糖，大分子只与介质表面结合	小分子纯化
Bestdex	Bestdex A-50	葡聚糖，大分子只与介质表面结合	小分子纯化
Diamond Layer	Diamond Layer 400	高度交联的刚性极强的琼脂糖外壳	疫苗生产中病毒纯化
Diamond Layer	Diamond Layer 700	具有分子筛作用	疫苗生产中病毒纯化

因填料耐受的最大流速不同，分辨率和载量均有差异，而各纯化步骤的目的与要求不同，捕获阶段主要目的在于分离、富集及稳定蛋白，首先考虑载量与流速；中间纯化阶段需移除大量杂质，应兼顾载量与分辨率；精纯阶段去除痕量杂质或与目的样品十分接近的物质，需要提供可能的最高分辨的填料。同时样品体积和纯度在纯化过程中千差万别，需要结合具体的纯化步骤选择合适的填料。