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 

亲和纯化树脂和方法

亲和纯化（也称为亲和色谱）被认为是强大的方法 纯化色谱 或从复杂的混合物（如粗细胞裂解物、细胞培养上清液或其他样品）中富集感兴趣的蛋白质。 

虽然选择性沉淀可能在某种程度上有助于分离不同类型的大分子，但大多数纯化方法依赖于溶液中分子与固体、固定材料的物理或化学相互作用的差异来达到预期的结果。 

例如，在亲和纯化中，通过用与所需分子特异性结合的化学固定配体处理固体载体，将目标分子与溶液中的其他组分分离。因此，当复杂的混合物通过色谱柱时，目标分子与配体结合，而溶液中的非结合组分则简单地用适当的缓冲液冲洗掉。 

最后，改变缓冲条件以破坏配体和目标分子之间的结合相互作用，并在此过程中洗脱高度纯化的目标分子。

亲和纯化功能非常强大，因为通过亲和柱一次，可以将样品纯化一千倍以上。

亲和纯化的坚实支撑

基本上，亲和色谱中使用两种类型的固体载体：多孔凝胶载体或树脂和磁珠。但是，在本文中，我们将主要关注亲和纯化树脂。

树脂或凝胶载体通常是基于糖或丙烯酰胺的聚合物树脂，在溶液中产生 直径50-150μm的珠子。除了极其多孔之外，珠子还足够大，允许生物分子在磁珠表面周围以及通过和在珠子之间畅通无阻地移动。此外，串珠形式也使实验室的工作更容易、更方便，因为它们可以很容易地分配以包装任何尺寸的色谱柱。

此外，由于配体共价连接到珠状聚合物的外表面和内表面，因此允许样品分子自由流动通过固定配体的高表面积。

目前，大多数实验室使用交联珠状琼脂糖进行蛋白质亲和纯化，因为它是重力流、低压程序和低速离心的理想选择。珠状琼脂糖树脂也可以进行额外的交联和化学硬化，以提高其承受高压的能力，但要预先警告，这会显着降低结合能力。

该基质通常具有4%（CL-4B）和6%（CL-6B）密度，均具有培养基偶联能力，适用于相同的应用（蛋白质印迹、高通量筛选、相互作用研究、突变分析、功能测定、结构分析）。磁珠的尺寸通常在 45 至 165 μm 之间，它们都具有 0.35 MPa 的压力限制。它们仅在排除限制方面有所不同（CL-4B 为 20，000 kDa，CL-6B 为 4，000 kDa）。

除琼脂糖凝胶外，聚丙烯酰胺基树脂也可用于柱亲和色谱。虽然这两种介质都具有较低的非特异性结合特性，但聚丙烯酰胺基树脂不易压缩，可以承受中压应用。

G-Biosciences 提供广泛的亲和纯化试剂盒和树脂，以适应各种应用。这里有一些 例子 这可以帮助您解决亲和纯化挑战。  

• 用于亲和素-链霉亲和素和中性粒蛋白纯化的固定化生物素和亚胺生物素树脂

• 钙调蛋白树脂用于纯化钙调蛋白结合蛋白 （CBP）

• 固定化对氨基苯基磷酸胆碱和更具成本效益的固定化O-磷酸乙醇胺用于C反应蛋白纯化

• GST 标记或 His 标记的蛋白质纯化试剂盒或树脂

• 固定化肝素和凝集素，用于分离脂蛋白、生长激素、止血蛋白和其他生理标志物

• 硫丙基树脂 用于纯化含蛋白质的硫醇基团。

G-Biosciences提供含大量用于纯化蛋白质、核酸和其他生物分子的树脂和磁珠。 几种树脂通常用于在纯化过程中去除干扰剂。 该手册首先介绍了预活化的树脂，以便研究人员可以通过各种基团偶联蛋白质和其他生物分子。接下来的部分是用于纯化特定标签和基序的树脂，包括6X组氨酸、生物素等。 主要色谱树脂包括用于离子交换色谱和体积排阻色谱的树脂。 最后，大量树脂旨在去除常见的有问题的化学物质和生物分子，包括洗涤剂、内毒素等。

《纯化树脂手册》包括以下部分：

• 亲和纯化树脂
  

• 用于偶联巯基、胺、羧基、碳水化合物和活性氢的预活化树脂

• 亲和素和链霉亲和素纯化树脂
  

• 固定化生物素和低亲和力的伊尼博汀

• 用于纯化生物素和生物素标记分子的树脂

• 固定化亲和素和单体亲和素以及低亲和力链霉亲和素

• 用于CBP标签的钙调蛋白树脂

• C-反应蛋白纯化树脂

• GST标记的蛋白质纯化

• 用于酵母和细菌重组蛋白的谷胱甘肽树脂和蛋白质纯化试剂盒

• 组氨酸标记蛋白纯化

• IDA 和 NTA 树脂、色谱柱、板和磁珠

• 提供镍、钴、铜和锌版本

• 固定化肝素

• 用于碳水化合物分离的固定化凝集素

• 凝集素纯化树脂

• 核酸纯化树脂

• 固定化硼酸和二氧化硅磁珠

• 蛋白酶纯化树脂

• 抗体纯化树脂

• 蛋白 A、蛋白 G 和蛋白 A/G 树脂和色谱柱

• IgA纯化树脂

• 亲硫吸附

• 凝胶过滤/体积排阻色谱

• 疏水作用色谱

• 离子交换色谱

• 阴阳离子交换器

• 除污树脂

• 去污树脂

• 内毒素去除树脂

• 脱盐和缓冲液交换离心柱

• 还原剂树脂，包括TCEP

• 去除白蛋白

• 多种一次性色谱柱可供选择