疏水电荷诱导色谱的吸附平衡及动力学研究

摘要

疏水电荷诱导色谱(HCIC)是一种新型的生物分离技术，配基兼有弱疏水性和弱电离性，可以从中等离子强度的料液中直接捕获目标产物，避免对料液的预处理，如加盐、稀释等步骤，从而使分离效率提高，成本降低。其吸附通过疏水作用，解吸则是通过调节流动相的pH值，使配基与目的产物带上相同电荷，当静电斥力大于疏水作用时达到洗脱。HCIC通过修饰高密度的配基获得较高的吸附容量，达到耐盐吸附的效果。 蛋白质的吸附平衡和动力学在设计和优化生物分离过程中非常重要。然而，对于疏水电荷诱导色谱的研究目前还处于初始阶段，其研究主要集中在配基的筛选及应用方面，对其理论模型的构建及蛋白质在吸附剂上的吸附动力学研究还比较少。本文在课题组前期工作的基础上，主要进行了以下的研究工作： 1.以琼脂糖凝胶Sepharose CL-6B为初始介质，通过加入助溶剂二甲基亚砜对传统的环氧氯丙烷活化法进行改进，在介质上高密度修饰环氧基团，活化密度达到110μmol/g。以5-氨基吲哚作为HCIC新型配基，对活化后的介质进行修饰，制得HCIC介质5-AI-Sepharose CL-6B，配基密度可达80-85μmol/g。 2.以溶菌酶和牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白，两种修饰密度的HCIC介质5-AI-Sepharose CL-6B为吸附剂，通过静态吸附实验研究了离子强度、配基密度和pH值对蛋白质吸附的影响。研究发现，随着盐浓度和配基密度的升高，蛋白质的吸附量增大。与低密度介质相比，80μmol/g介质具有明显的耐盐吸附能力。当pH值从7降低至3时，介质对溶菌酶的吸附容量快速降低，与HCIC色谱机理相吻合，可以通过降低pH值进行洗脱。 3.通过间歇吸附动力学实验，采用孔扩散模型拟合不同条件下HCIC介质吸附溶菌酶和BSA的速率曲线求得有效孔扩散系数De。盐浓度的增加对溶菌酶的有效孔扩散系数影响很小，且不同配基密度下其孔扩散系数基本一致。BSA的扩散行为与溶菌酶不同，有效孔扩散系数随盐浓度增加而降低。 本研究对于深入了解蛋白质在疏水电荷诱导色谱介质中的吸附平衡和动力学机理，指导其应用具有一定的理论意义和实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1引言

1.2与HCIC相关的液相色谱技术

1.2.1离子交换色谱

1.2.2疏水性相互作用色谱

1.2.3蛋白A亲和色谱

1.2.4混合作用色谱

1.3疏水电荷诱导色谱简介

1.3.1疏水电荷诱导色谱的原理及研究进展

1.3.2疏水电荷诱导色谱的优点

1.4蛋白质的吸附平衡

1.4.1 Langmiur模型

1.4.2化学计量顶替模型

1.4.3空间质量作用模型

1.5蛋白质的吸附动力学

1.5.1蛋白质的吸附动力学理论

1.5.2影响蛋白质在吸附介质中扩散的因素

1.6本文的主要工作

第二章疏水电荷诱导色谱介质的制备

2.1引言

2.2实验材料与设备

2.2.1实验材料

2.2.2实验设备

2.3实验方法

2.3.1琼脂糖介质的活化

2.3.2环氧基修饰密度的测定

2.3.3介质的修饰

2.3.4介质物化性能的测定

2.4结果与讨论

2.4.1琼脂糖介质的活化

2.4.2配基的偶联

2.4.3介质的物化性能

2.5小结

第三章蛋白质在疏水电荷诱导色谱介质中的吸附平衡

3.1引言

3.2实验材料与设备

3.2.1实验材料

3.2.2实验设备

3.3实验方法

3.3.1缓冲液的配制

3.3.2蛋白质标准曲线的绘制

3.3.3吸附等温线

3.4结果与讨论

3.4.1盐浓度对吸附平衡的影响

3.4.2 pH值对吸附平衡的影响

3.5小结

第四章疏水电荷诱导色谱介质的吸附动力学

4.1引言

4.2动力学模型

4.3实验材料与设备

4.3.1实验材料

4.3.2实验设备

4.4实验方法

4.5结果与讨论

4.5.1溶菌酶的吸附动力学

4.5.2 BSA的吸附动力学

4.6小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录

致 谢