介質(zhì)孔徑大小及孔隙率對生物分離的影響

除了粒徑大小和分布會影響層析介質(zhì)分離性能外，孔徑大小、比表面積及孔隙率也是生物分離純化介質(zhì)參數(shù)之一。層析分離模式主要是分子與介質(zhì)表面功能基團作用的結(jié)果，層析介質(zhì)可及比表面積是影響其吸附載量的主要因素，可及比表面積是分子可到達的內(nèi)孔表面積加上介質(zhì)外表面積。由于內(nèi)孔表面積占據(jù)整個比表面積的90%以上，而內(nèi)孔表面積主要由孔徑大小，孔隙率來決定?？讖皆叫”缺砻娣e越大，但如果孔徑太小，目標生物分子進不去，這樣的小孔及其表面積對分離是沒有作用的?？讖教?，比表面積也會降低，因此對于不同分子量大小的生物分子，有個的孔徑大小，其可及表面積，分離。比如用于抗l生素這類分子量小的生物分子，孔徑一般選擇小于30納米以下，而對于抗l體蛋白分離純化的介質(zhì)一般選擇孔徑在100納米左右，而對于病毒這種大尺寸的生物體，需要400納米以上超大孔的介質(zhì)。超大孔徑介質(zhì)制備技術(shù)難度極大，這也是為什么目前沒有好的層析介質(zhì)可以有效分離病毒的原因之一。

整體柱制備方法是把單體和致孔劑混合液填充到柱子中，經(jīng)過升溫產(chǎn)生聚合反應，在反應過程利用相分離原理形成貫穿孔結(jié)構(gòu)整體柱，由于整個柱子是一個整體，可以保持較高的孔隙率和較高的機械強度。由于整體柱的孔隙率大, 可以減小流動相阻力和路徑擴散, 提高可及比表面積及病毒吸附載量，從而提高病毒的分離效率。整體柱層析已被證明是病毒及病毒類大分子比較理想的分離方法。但目前整體柱制備方法有很大的局限性，因為在整體柱合成過程中，其孔徑大小是通過反應過程中相分離來決定的，而相分離容易受到溫度，反應速度等影響，因此孔徑大小不容易控制，導致柱間批次的穩(wěn)定性和重復性差，而且不容易制備能滿足生產(chǎn)需求的大尺寸整體柱。這些因素是整體柱不能廣泛用于病毒的分離純化的主要原因。

抗l體的層析分離步驟基本都可以采用標準化的三步曲：步用Protein A介質(zhì)進行抗l體捕獲和濃縮；第二步用離子交換進行中間純化以去除多聚體，宿主蛋白等雜質(zhì)；第三步是精純?nèi)コＳ郉NA，Endotoxin,Protein A 等微量雜質(zhì)。在這三步抗l體的分離純化過程中，步的Protein A親和捕獲占據(jù)分離純化成本80%以上，也是下游分離純化的瓶頸所在。親和層析之所以成本高的主要原因：首先是Protein A 價格昂貴，其價格是普通層析介質(zhì)十幾倍；第二，Protein A使用壽命短，一般離子交換填料使用壽命多達1000次，而親和填料壽命通常在100-200次；第三，Protein A 用于抗l體的捕獲和濃縮，需要處理大體積的發(fā)酵液，而親和步驟載量往往又低于陰陽離子交換層析，使得親和層析介質(zhì)使用量比中間純化或精純的要多得多。因此，要降低抗l體的生產(chǎn)成本，解決抗l體的生產(chǎn)瓶頸關(guān)鍵在于改進步Protein A 親和捕獲。