基于琼脂糖微球的高载量金属螯合亲和层析介质制备及其性能研究

琼脂糖是多糖类层析介质中应用最广的一种,具有良好的亲水性、生物相容性且分子上富含羟基,在生物大分子的分离纯化中有重要作用。其Thai medicinal plants中,以琼脂糖微球作为基质的金属螯合亲和层析介质应用广泛,通过螯合的过渡金属离子与蛋白质表面的一些氨基酸发生特殊的相互作用,形成的稳定螯合物能够使蛋白质高效Pevonedistat溶解度快速地分离。国产琼脂糖微球层析介质产品由于机械强度不高、蛋白载量低下,国内市场目前被几家海外供应商垄断。因此,探究琼脂糖微球的制备、交联以及配基连接方式对研发国产化的高载量层析介质具有重要的意义。目前工业化生产琼脂糖微球以机械搅拌法为主,然而该法存在微球粒径不均一、尺寸难控、油相和乳化剂用量大等问题,成本较高。本文以适应琼脂糖微球的工业化生产为出发点,探索出了一条低成本制备琼脂糖微球的方法。首先评价了不同来源琼脂糖原料制备的微球性能,最终选择GS001琼脂糖作为原料;采用涡轮搅拌方式,在甲苯:水=1:1(w/w)、转速为300~400rpm、乳化剂浓度为1%、60~70℃以及乳化剂HLB值为6~7的条件下得到尺寸小且均匀的琼脂糖微球。该条件下制备的琼脂糖微球粒径分布在45~160μm之间,平均粒径80~100 μm,收率95%以上,制此网站备的琼脂糖微球4B最大流速约为218 cm/h,6B最大流速约为328 cm/h。在自制琼脂糖微球的基础上,探索了不同反应参数对交联琼脂糖微球流通性能的影响。在以水:丙酮=1:1(v/v)作为溶剂,环氧氯丙烷加入量为琼脂糖微球的1/5,NaOH在反应体系中浓度为2.0 mol/L,交联时间为24 h(常温4h,保温反应20 h),交联温度45℃的最优条件下,制备的交联琼脂糖微球4FF流通性能为1190 cm/h,6FF流通性能为2228 cm/h。然后,以上述交联琼脂糖微球6FF为基质,对比了不同活化剂对葡聚糖接枝量的影响,其中以溴丙烯作为活化剂时葡聚糖接枝量最高,为15.9mg/mL gel;制备了葡聚糖接枝金属螯合层析介质,探究了不同分子量葡聚糖、螯合剂以及金属离子对层析介质动态蛋白载量的影响,其中以Dextran150000作为接枝葡聚糖,亚氨基二乙酸(IDA)作为螯合剂,Ni2+作为螯合金属时,层析介质的动态蛋白载量最高,为44.8 mg/mL gel。最后对制备的层析介质进行非特异性吸附测试,在测试条件下得到单位蛋白非特异性吸附量Wn为0.401 mg/mL。本文通过优化琼脂糖微球制备工艺以及相关参数,降低了油相和乳化剂的用量,适用于放大生产琼脂糖微球,同时改善了交联剂和碱溶液的加入方式,在反应体系加入丙酮以提高反应效率,交联琼脂糖微球4FF、6FF流通性能优于市售同类型产品,在此基础上制备的葡聚糖接枝型金属螯合层析介质与市售同类商品蛋白载量相当,对琼脂糖层析介质的国产化生产具有指导意义。