离子交换色谱树脂和方法

最常见的离子交换色谱 (IEX)树脂类型有哪些？如何选择适合预期应用的树脂？一般来说，树脂可分为以下几类：

• 强酸性阳离子树脂

• 弱酸性阳离子树脂

• 强碱性阴离子树脂

• 弱碱性阴离子树脂

• 特种树脂

强酸阳离子(SAC)交换树脂包含连接有磺酸官能团(例如，聚苯乙烯磺酸酯、聚AMP等)的聚合物基质。 

弱酸阳离子 (WAC) 交换树脂具有羧酸基团 (RCOO – )，对二价阳离子（Ca 2+和 Mg 2+ ）具有高亲和力。它们还具有很强的抗氧化性，并表现出机械耐久性。

强碱阴离子（SBA）交换树脂可以去除样品中的所有阴离子污染物（强酸如盐酸和硫酸以及弱酸如硅和碳酸），并且与SAC树脂相比具有显着更高的再生效率。 

弱碱阴离子 (WBA) 交换树脂通常具有伯氨基、仲氨基和叔氨基，可有效去除强无机酸的阴离子，但在去除碳酸根和二氧化硅离子方面效果不佳。这些树脂不具有可交换离子，可以用氢氧化钠、氨或碳酸钠再生。

根据预期应用，特种树脂具有不同的官能团（例如硫醇、氨基膦酸、亚氨基二乙酸等）。一些最常见的例子包括浓缩和去除稀溶液中金属的螯合树脂以及从水中吸附天然有机酸离子的磁性离子交换树脂。

树脂选择：要考虑的因素

为特定应用选择合适的树脂是确保纯化过程的有效性和质量的关键之一。以下是选择 IEX 树脂时需要考虑的一些因素。

等电点（pl）

pl 确定应用是否需要阳离子或阴离子交换树脂。当使用稳定高于或低于其 pl 的蛋白质时，使用哪种树脂并不重要，因为两者都可以很好地完成工作。然而，如果蛋白质仅在其 pl 以上稳定，请使用阴离子交换树脂。  

酸碱度

无论缓冲液 pH 值如何，强离子交换剂都能保持电荷数量并表现相对良好。另一方面，弱阳离子交换剂和弱阴离子交换剂的容量分别在pH值低于6和高于pH值9时开始恶化。

树脂的离子形式

改变柱平衡缓冲液会改变吸收到树脂官能团中的抗衡离子（例如阴离子交换剂的Na +和阳离子交换剂的Cl – ）。由于不同的抗衡离子对给定树脂表现出不同的亲和力强度，因此选择性较低的抗衡离子很容易与具有相似电荷的另一种离子交换。此外，含有对支持物选择性较低的抗衡离子的洗脱缓冲液在洗脱过程中较不易置换蛋白质。

树脂粒径

固体支持物的尺寸可能会影响分辨率，但不会影响树脂的选择性。较小的颗粒通常比较大的颗粒提供更高的分辨率，但可能需要较低的流速。因此，较小的颗粒用于小规模和分析工作，而较大的颗粒更适合制备和大规模工作。

流量

缓冲液通过树脂的时间越长，分辨率和容量就越好，但可能会损害蛋白质活性。为了获得最佳结果，请使用具有最快流速的树脂，以提供所需的分辨率和容量。  

动态结合能力

这是指树脂在给定流速下可以结合的蛋白质的量。以 mg/ml 表示，当需要快速流速来维持蛋白质活性时，该因素至关重要。

应用领域 

离子交换色谱具有广泛的应用，包括：

• 蛋白质、血液成分的纯化

• 疫苗、抗体疗法、基因疗法和生物仿制药等药品的制造

• 生物技术

• 食品研究与制造

• 水的软化和净化。

• 直接从环境空气中捕获CO 2

• 金属分离纯化