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层析介质材料种类及其对生物分离性能的影响

目前市场上用于生物分离层析介质主要由两大类材料组成：第1类是以琼脂糖，葡聚糖为代表的天然高分子层析介质；第二类是以聚乙烯和聚丙l烯酸酯为代表的合成高分子层析介质。其中合成高分子微球可以精l确控制其粒径大小，粒径均匀性，并更多范围调节孔径大小，因此具有通透性高，分子传质速度快，有利于于生物大分子分离纯化。合成高分子层析介质的缺点是其疏水往往比软胶大，导致非特异性吸附大，容易使使生物分子失去活性。因此聚合物微球表面需要进行亲水化改性以降低其非特异性吸附才能满足层析分离的需求。

抗l体的层析分离步骤基本都可以采用标准化的三步曲：第1步用Protein A介质进行抗l体捕获和浓缩；第二步用离子交换进行中间纯化以去除多聚体，宿主蛋白等杂质；第三步是精纯去除剩余DNA，Endotoxin,Protein A 等微量杂质。在这三步抗l体的分离纯化过程中，第1步的Protein A亲和捕获占据分离纯化成本80%以上，也是下游分离纯化的瓶颈所在。亲和层析之所以成本高的主要原因：首先是Protein A 价格昂贵，其价格是普通层析介质十几倍；第二，Protein A使用寿命短，一般离子交换填料使用寿命多达1000次，而亲和填料寿命通常在100-200次；第三，Protein A 用于抗l体的捕获和浓缩，需要处理大体积的发酵液，而亲和步骤载量往往又低于阴阳离子交换层析，使得亲和层析介质使用量比中间纯化或精纯的要多得多。因此，要降低抗l体的生产成本，解决抗l体的生产瓶颈关键在于改进第1步Protein A 亲和捕获。

分离纯化抗l体的目的。野l生型Protein A蛋白是金***葡l萄球菌细胞壁锚钉蛋白。三维空间上，抗l体FC端CH2-CH3区域与Protein A蛋白B结构域上两条反相平行的α螺旋结构相互结合。因此Protein A与抗l体分子特别是与IgG1、IgG2、IgG4有特异性结合，使得抗l体分子与发酵液中不具FC端结构的杂质如宿主蛋白与核酸等有效分离，进而达到纯化目的。Protein A 亲和层析介质是通过把ProteinA 配基偶联到微球介质上制备而成的。因为Protein A配基与目标抗l体的作用的专一性，因此亲和层析的分离纯化工艺和方法与抗l体样品杂质含量和种类多少影响不大，使用Protein A 介质一步纯化目标抗l体就可以达到95%以上纯度，回收率达到90%以上。亲和纯化效率也基本不受杂质多少影响，而其它分离模式如离子交换，疏水，分子筛等的分离工艺方法及效率大多取决于与目的蛋白同时存在的杂质种类和含量。因此，只要样品杂质不同，即使是纯化同样的目标生物分子，采用的分离工艺和方法就不同。以重组胰岛素分离纯化为例，不同厂家虽然生产的是同一目标胰岛素，但采用分离纯化方法完全不一样，主要原因就是每家生产的胰岛素杂质组成和含量不一样，因此需要不同的纯化工艺。而比胰岛素分子量更大，结构更复杂的抗l体基本可以采用标准化的三步曲，主要原因就是Protein A 亲和介质的出现大大简化抗l体的分离纯化工艺，但Protein A 价格昂贵让抗l体生产厂家爱恨交加。