混合模式擴(kuò)張床吸附劑的制備及其用于蛋白質(zhì)分離的研究.pdf

1、混合模式吸附技術(shù)是一種新型的生化分離技術(shù),配基兼有離子交換功能和疏水相互作用,可以從中等離子強(qiáng)度的料液中直接捕獲目標(biāo)產(chǎn)物,避免對料液的預(yù)處理,比如稀釋、加鹽等步驟,從而有望提高分離效率,特別適合于擴(kuò)張床吸附初分離的要求.本文在課題組前期工作的基礎(chǔ)上,選取纖維素為基質(zhì)材料,不銹鋼粉為增重劑,通過"反相懸浮熱再生法"來制備吸附劑基質(zhì),偶聯(lián)芐胺作為混合模式配基.重點(diǎn)考察了模型蛋白在混合模式吸附劑上的吸附規(guī)律、影響因素,并對吸附機(jī)理進(jìn)行初步探討

2、.最后,將所開發(fā)的混合模式吸附劑應(yīng)用于從卵黃稀釋液中提取免疫球蛋白. 介質(zhì)制備:采用"反相懸浮熱再生法"制備纖維素/不銹鋼粉復(fù)合微球,作為擴(kuò)張床吸附劑的基質(zhì).結(jié)果表明,所制備的吸附劑基質(zhì),具有規(guī)則的球形外觀和明顯的核殼結(jié)構(gòu),并具有一定的粒徑分布,沒有明顯的粘球和破碎現(xiàn)象.采用烯丙基溴法活化基質(zhì),再通過N-溴代琥珀酰亞胺將引入的雙鍵進(jìn)一步活化,最后與芐胺反應(yīng),制備得到陰離子型混合模式吸附劑.考察了烯丙基溴用量、NaOH濃度、N-溴代

3、琥珀酰亞胺用量等條件對基質(zhì)活化、偶聯(lián)的影響,活化基團(tuán)含量可以達(dá)到200μmol/ml基質(zhì)以上,偶聯(lián)率達(dá)75﹪. 吸附平衡:選取牛血清白蛋白(BSA)為模型蛋白,研究了配基密度、鹽濃度、緩沖液 pH 值對蛋白質(zhì)在混合模式吸附劑上吸附平衡的影響,并考察相應(yīng)條件下蛋白質(zhì)在層析柱內(nèi)的保留行為.結(jié)果表明,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)與吸附劑之間存在靜電相吸作用時,控制吸附的主要作用力為靜電作用力;存在靜電排斥力時,隨著鹽濃度的變化,蛋白質(zhì)吸附容量存在最小值,并

4、提出了區(qū)域控制的吸附機(jī)理.另外,蛋白質(zhì)的保留因子與靜態(tài)吸附行為有相似的變化趨勢,隨鹽濃度呈現(xiàn)典型的"U"型曲線.Perkins方程可以較好地描述保留因子隨鹽濃度的變化趨勢. 吸附動力學(xué):考察了液相鹽濃度、pH值、配基密度對BSA在混合模式吸附劑上吸附動力學(xué)的影響,采用孔擴(kuò)散模型對吸附動力學(xué)進(jìn)行描述.當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)與吸附劑之間為靜電吸引力時,存在一個最適鹽濃度,蛋白質(zhì)的有效孔擴(kuò)散系數(shù)為最大值.在低鹽濃度條件下,有效孔擴(kuò)散系數(shù)基本上與吸附劑

5、配基密度的大小無關(guān).當(dāng)存在靜電排斥力時,提高鹽濃度后,有效擴(kuò)散系數(shù)隨之升高,主要是由于鹽離子屏蔽了靜電排斥力以及加強(qiáng)了疏水作用力的緣故. 擴(kuò)張床內(nèi)特征:考察了混合模式吸附劑在擴(kuò)張床中的擴(kuò)張行為和流體混合特性、BSA的穿透行為、以及不同配基密度對蛋白質(zhì)洗脫行為的影響.結(jié)果表明,所開發(fā)的吸附劑可以形成穩(wěn)定的擴(kuò)張床,流體流動可以近似為平推流;蛋白質(zhì)動態(tài)吸附量受吸附平衡和吸附速率共同控制,適當(dāng)提高液相中的離子強(qiáng)度,可以增加蛋白質(zhì)的吸附速率

6、,從而使動態(tài)吸附效率隨鹽濃度變化存在一個最佳值.另外,配基密度越高,洗脫條件則越苛刻,適當(dāng)提高洗脫液的離子強(qiáng)度,有利于提高蛋白質(zhì)的回收率. 陽離子交換型混合模式吸附劑:采用商品吸附劑Streamline Direct HST作為陽離子交換型混合模式吸附劑的典型代表,考察了液相鹽濃度、緩沖液pH值對BSA吸附平衡和蛋白質(zhì)保留行為的影響.結(jié)果表明,HST對蛋白質(zhì)的吸附隨pH的變化而變化,對于BSA,最大吸附容量出現(xiàn)在該蛋白的等電點(diǎn)附近

7、,蛋白質(zhì)分子體積的變化在一定程度影響吸附容量.當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)與吸附劑間存在靜電吸引作用力時,吸附符合Langmuir等溫吸附方程;而存在靜電排斥作用力時,吸附等溫線則呈現(xiàn)典型的多分子層吸附模式,主要原因可能是蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用所形成的定向吸附的結(jié)果.提高鹽濃度將屏蔽蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)靜電相互作用,從而降低吸附容量. 介質(zhì)應(yīng)用:將所開發(fā)的混合模式吸附劑應(yīng)用于從卵黃稀釋液中提取免疫球蛋白,重點(diǎn)考察了吸附劑耐鹽吸附的特性以及不同操作條件對擴(kuò)張