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生物分子的分離可以根據(jù)其尺寸大小、表面電荷、疏水性能、及與配基的親和作用性能的差異分別采用分子篩,離子交換,疏水,親和等層析分離模式。為了率把目標生物分子從復雜樣品里分離出來,并保持其生物活性,用于分離純化的層析介質材料必須滿足苛刻的要求。層析介質的性能主要取決于其介質材料組成、形貌、粒徑大小、粒徑分布、孔徑大小和分布、功能基團、及表面親水性能等。
傳統(tǒng)生物層析介質不能有效用于病毒分離純化很主要的原因是其孔徑太小,病毒不能擴散到傳統(tǒng)層析介質的內孔里,因此可及比表面積低,吸附載量低,而超大孔單分散層析介質由于粒徑均勻,孔徑大(>400 納米)因此病毒可以有效的擴散到孔內部空間,使得靜態(tài)吸附載量大幅度提升。超大孔結構還可以有效降低病毒與填料表面配基之間多位點結合,避免亞基的解聚,使得病毒結構穩(wěn)定性得到大幅度的提高。另外超大孔聚合物層析介質用于病毒及類病毒(疫l苗)分離純化的優(yōu)點是其分離模式與傳統(tǒng)生物制藥層析分離純化方法基本一樣,容易放大生產,重復性好。但超大孔層析介質制備技術難度大,且其機械強度差,耐壓性差,容易破碎,導致篩板堵塞,壓力升高等缺點。雖然納微已經(jīng)可以制備孔徑大于高達800納米的超大孔徑聚合物微球,但要滿足病毒大規(guī)模分離純化,還需要進一步解決超大孔微球機械強度問題。
以下為納微超大孔徑DEAE離子交換層析介質在流l感病毒(H5N2)純化中的數(shù)據(jù),結果顯示超大孔介質對流l感病毒的分離純化比傳統(tǒng)層析介質具有明顯的優(yōu)勢。
以純化溶瘤病毒為例,由于其在生產過程中存在宿主蛋白等雜質,純化前 SEC測試純度為6.5%。純化采用兩種基質相同的介質,其表面化學功能也很一致,主要區(qū)別是前者是無孔實心的層析介質,而后者是傳統(tǒng)的多孔層析介質。層析純化的方法是陰離子交換吸附然后梯度洗脫(Bind-elute)模式。從層析圖譜可以看出,在洗脫及CIP過程中無孔介質洗脫雜質更小,峰值更低,意味著上樣過程中結合的雜質會更少,有利于表面結合的病毒分子純化。通過對層析洗脫液SEC純度分析比較,發(fā)現(xiàn)用傳統(tǒng)的多孔層析介質實驗得到的病毒樣品純度為54%(圖 ),而用無孔的同類型介質實驗得到的病毒純度達到接近90%(圖 )。
連續(xù)層析提高生產效率 隨著細胞培養(yǎng)技術的迅猛發(fā)展,蛋白表達量不斷增加以及新興的連續(xù)灌流培養(yǎng)技術的發(fā)展對下游純化效率提出越來越高的要求。批次層析越來越難以滿足生產的需求,而連續(xù)層析由多根串聯(lián)的層析柱組成,因為第二根柱子可以承接并吸附從根層析柱流穿的,因此根柱子可以持續(xù)上樣到更高的蛋白穿透從而顯著提高層析柱的使用載量,進而提高介質利用率,降低生產成本。連續(xù)層析可以極大提高設備的利用率,縮短生產周期,還可以減少緩沖液的消耗。