Über Seplife ®Ionenaustauschchromatographie

Wie verwendet man Ionenaustauschchromatographieharze?

1. Betriebsmethode: 

Da es sich bei der Probe, dem Puffer und dem Eluenten der biochemischen Trennung um mobile Phasen handelt, können sie beim Durchströmen der Säule getrennt werden. Daher kann der Ionenaustausch im Säulenbetrieb und die Trennung in chromatographischer Form durchgeführt werden. Während des Trennvorgangs fließen die nicht adsorbierten Stoffe weiterhin aus dem Reaktionssystem, wodurch sich das Gleichgewicht kontinuierlich nach rechts verschiebt, was eine Art dynamisches Gleichgewicht darstellt und daher auch als dynamischer Betrieb bezeichnet wird. Der dynamische Betriebsmodus hat eine gute Trennwirkung, ist für alle Arten von Proben geeignet und kann einen kontinuierlichen Betrieb realisieren. Bei der chromatographischen Trennung hat der Beladungszustand der chromatographischen Säule einen gewissen Einfluss auf die Trennung. Die Harze sollten gleichmäßig in der Säule verteilt sein, die Entstehung von Luftblasen ist nicht zulässig und die Schichtung der Harze sollte ebenfalls verhindert werden.

Bei einigen Proben mit hoher Viskosität kann auch die „statische“ Behandlungsmethode zur Vorextraktion und Trennung eingesetzt werden. Im Reaktionsgefäß werden die Ionenaustauscherharze und die zu behandelnde Arbeitsflüssigkeit gerührt. Wenn das Adsorptionsgleichgewicht erreicht ist, trennen Sie die Harze und das Raffinat und laden Sie sie zur Elution in eine Säule.

Diese statische Batch-Betriebsmethode verfügt über eine einfache Prozessausrüstung und eine einfache Bedienung. Beispielsweise wird bei der Vorabtrennung einiger Naturprodukte wie Heparinnatrium häufig diese statische Trennmethode angewendet. 

Beim Betrieb im statischen Trennmodus sollte die Rührgeschwindigkeit des Ionenaustauschers im Arbeitsmedium ordnungsgemäß gesteuert werden. Wenn die Rührgeschwindigkeit zu hoch und die Scherkraft zu groß ist, werden die Ionenaustauscherpartikel zerbrochen und es wird schwierig, sie zu filtern und zu trennen. Wenn die Geschwindigkeit zu niedrig ist, beeinträchtigt dies den Kontakt zwischen den Harzen und dem Arbeitsmedium und beeinflusst auch die Austauschrate.

2. Der Einfluss der Probe auf den Trenneffekt:

Um eine hohe Auflösung und eine hohe Beladungskapazität für die biochemische Trennung zu erreichen, sind auch die Vorbereitung und Leistung der Arbeitslösung sehr wichtige Faktoren. Die Viskosität und Klarheit des Arbeitsmediums beeinflussen nicht nur die Trennwirkung der Ionenaustauscherharze, sondern auch die Lebensdauer des Trennmediums.

Die biochemische Trennung ist oft ein relativ komplexes System, in dem es viele Arten von Verunreinigungen gibt, nicht nur kleine Moleküle, sondern auch einige kolloidale Substanzen, Lipidsubstanzen usw. Insbesondere können einige irreversibel adsorbierte Makromoleküle die funktionellen Gruppen des Mediums bedecken. oder die Poren des Mediums verstopfen, was zu einer irreversiblen Kontamination führt und die Lebensdauer des Trennmediums verkürzt. Daher sollte das Arbeitsmedium vor dem Trennvorgang so weit wie möglich ordnungsgemäß vorbehandelt werden, um den Trenneffekt sicherzustellen.

Im Prozess der biochemischen Trennung und Reinigung werden einige Zielprodukte durch den Elutionsprozess mitgenommen oder das Zielprodukt bleibt aufgrund unvollständiger Elution auf dem Medium zurück, was zu Produktverlusten führt, die einen wichtigen Faktor für die Produktausbeute darstellen.

Gleichzeitig führen strukturelle Veränderungen im Protein zu einer Inaktivierung, die sich ebenfalls auf die Ausbeute auswirkt. Die Zugabe einiger Stabilisatoren oder Schutzmittel im Ionenaustauschprozess kann nicht nur die Ausbeute steigern, sondern auch die Selektivität des Trennmediums für Proteine ​​verbessern.

3. Der Einfluss der Durchflussmenge auf den Trenneffekt:

Bei der Ionenaustauschchromatographie-Trennung ist die Durchflussrate ein wichtiger Faktor, der den Trenneffekt beeinflusst. Um einen hervorragenden Trenneffekt zu erzielen, sollten Experimente auf der Grundlage von Faktoren wie der Art des Ionenaustauscherharzes, der Partikelgröße und der Molekülstruktur der Wirkstoffe im Arbeitsmedium durchgeführt werden, um bessere experimentelle Parameter zu ermitteln.

Wenn das Molekulargewicht des Zielprodukts relativ klein und die Porengröße des Mediums relativ groß ist, kann eine höhere Durchflussrate verwendet werden, da dies den Stofftransfer begünstigt.

Wenn das Zielprodukt jedoch ein Biomakromolekül ist und die Porengröße des Mediums kleiner ist als die des abgetrennten Substanzmoleküls, sollte aufgrund der langsameren Diffusionsrate des Moleküls eine langsamere Flussrate gewählt werden.

Bei hoher Viskosität des Arbeitsmediums sollte aufgrund der geringeren Stoffübergangsrate auch eine geringere Durchflussrate verwendet werden.

Die Durchflussrate beeinflusst nicht nur den Effekt der Austauschadsorption, sondern auch den Effekt der Elution. Normalerweise ist die Flussrate während der Elution langsamer als die während der Ionenaustauschadsorption.

4. Die Elutionsmethoden der Ionenaustauschchromatographie:

Wenn das Zielprotein in der Probe vollständig an den Ionenaustauscher gebunden ist, sollte es eluiert werden. Das Grundprinzip besteht darin, ein Ion oder eine Gruppe zu verwenden, die aktiver als die Adsorptionssubstanz ist, um das Zielprodukt zu desorbieren, das ausgetauscht und an der Außenoberfläche und im Inneren des Mediumpartikels adsorbiert wird. Verschiedene Zielproteine ​​haben unterschiedliche Bindungsfähigkeiten an Ionenaustauscherharze. Daher sollte ein geeigneter Eluent ausgewählt werden, um das Protein aus dem Medium zu eluieren und die abgetrennten und gereinigten Produkte zu sammeln. Es gibt ungefähr drei Elutionsmethoden für die Ionenaustauschchromatographie:

1) Gleichzeitige Elution: Der Eluent ist die gleiche Substanz, und es kann verdünnte Säure, Alkali oder Salzlösung verwendet werden, oder es kann ein geeignetes organisches Lösungsmittel verwendet werden, wobei Salzlösung das Hauptlösungsmittel ist, und die Wahl wird entsprechend getroffen Eigenschaften des Zielprodukts und der Darreichungsform des Endprodukts. 

Da es sich bei den adsorbierten Stoffen häufig nicht um eine einheitliche Art handelt, sind die Ladungen verschiedener Stoffe unterschiedlich und die Bindungsstärke mit dem Medium unterschiedlich. Selbst wenn derselbe Eluent verwendet wird, fließen die leicht zu ersetzenden Substanzen zuerst aus dem Medium und die Bindungskraft ist stärker. Nach dem Ausfließen der Stoffe können verschiedene Stoffe getrennt werden, um relativ reine Produkte zu erhalten, solange sie durch Klassifizierung gesammelt werden.

Diese Methode wird hauptsächlich zur Trennung verwendet, wenn die Eigenschaften des Zielprodukts genau bekannt sind, oder zur Trennung analytischer Arten.

2) Stufenweise Elution: Das heißt, die Elution erfolgt mit unterschiedlich konzentrierten Salzlösungen. Beim Austauschadsorptionsprozess des Trennmediums werden verschiedene Proteine ​​adsorbiert. Wenn eine konstante Elutionsbedingung verwendet wird, können manchmal nicht alle Komponenten ordnungsgemäß getrennt werden und die Elutionsbedingung muss geändert werden.

Bei der Änderung kann es sich um eine stufenweise Änderung handeln, was bedeutet, dass unterschiedliche Eluenten oder Eluenten mit unterschiedlichen pH-Werten für die stufenweise Elution ausgewählt werden und je nach unterschiedlicher Konzentration und unterschiedlichem Säuregrad des Eluenten unterschiedliche Elutionspeaks erhalten werden können. Das heißt, eine Art Salzkonzentration kann eine Art Zielprotein ergeben, und unterschiedliche Salzkonzentrationen können unterschiedliche Zielproteine ​​erhalten.

Diese schrittweise Elutionsmethode eignet sich zur Trennung von Proteinen mit bekannten Eigenschaften, insbesondere für die Produktion im großen Maßstab, und ist einfach zu bedienen und zu steuern.

3) Gradientenelution, d. h. Änderung der Ionenstärke oder des pH-Werts des Eluenten entsprechend einer bestimmten linearen Änderung (im Allgemeinen wird nur in Sonderfällen die Elutionsmethode zur Änderung des pH-Werts verwendet). Durch den schrittweisen Wechsel des Eluenten können verschiedene Proteine ​​nacheinander ersetzt und verschiedene Proteinbestandteile gewonnen werden. 

Gleichzeitig bilden Proteine ​​im Allgemeinen kein Tail. Die Gradientenelution ist die am häufigsten verwendete Elutionsmethode in der Ionenaustauschchromatographie und auch die Elutionsmethode mit der stärksten Elutionsfähigkeit, die für die Elution von Komponenten mit ähnlichen Ladungseigenschaften geeignet ist.

Beim Elutionsprozess kann sowohl eine Gleichstromelution als auch eine Gegenstromelution eingesetzt werden. Bei der Gleichstromelution ist die Fließrichtung des Eluenten dieselbe wie die des Arbeitsmediums. Bei der Gegenstromelution oder Reverse-Elution ist die Fließrichtung des Eluenten entgegengesetzt zu der der Arbeitslösung.

Wenn die Speiseflüssigkeit durch die Austauschersäule von oben nach unten ausgetauscht und adsorbiert wird, ist die Konzentration des Adsorbats in der oberen Schicht der Austauschersäule höher als die in der unteren Schicht, und die umgekehrte Desorption des Elutionsmittels erfolgt von unten nach oben kann den Zweck der Elution effizienter erreichen. Da der Vorgang der umgekehrten Elution jedoch viel komplizierter ist als der der Gleichstromelution, wird heute meist die Gleichstromelution eingesetzt.

Desinfektion von Ionenaustauschchromatographieharzen:

Im Herstellungsprozess einiger biochemischer Produkte mit hohen Reinheitsanforderungen ist es häufig erforderlich, die Trennmedien zu sterilisieren, um zu verhindern, dass sich Verunreinigungen wie Mikroorganismen mit dem Zielprodukt vermischen.

Die Hochtemperaturdesinfektion ist die am häufigsten verwendete Methode. Derzeit verfügen die meisten Ionenaustauscher über stabile physikalische und chemische Eigenschaften und können einer Hochtemperaturdesinfektion unterzogen werden. Bei der Verwendung von Polysaccharidmedien ist jedoch zu beachten, dass die Medien vom Salztyp sein müssen und die Hochtemperaturdesinfektion unter neutralen Bedingungen durchgeführt werden muss, da es sonst zu einem ernsthaften Abbau der makromolekularen Polysaccharidmatrix kommt Auswirkungen auf die Lebensdauer der Medien haben.

NaOH ist auch ein gutes Desinfektionsmittel. Die geeignete NaOH-Konzentration sollte jedoch entsprechend der Alkalibeständigkeit des Mediums sowie der Art und dem Grad der mikrobiellen Kontamination ausgewählt werden. Bei der NaOH-Desinfektion kann auch das Einweichen der Säule verwendet werden, d. h. eine bestimmte NaOH-Konzentration in die Säule leiten, das Flüssigkeitsauslassventil schließen und mehrere Stunden einweichen, um den Zweck der Desinfektion zu erreichen. Wenn NaOH in Kombination mit Ethanol verwendet wird, können bessere Ergebnisse erzielt werden. Bei der NaOH-Desinfektion können Desinfektion und CIP kombiniert werden. 

Lagerung von Ionenaustauschchromatographieharzen:

Alle Arten von Chromatographieharzen sollten nach Gebrauch vor der Lagerung gereinigt werden. Dies ist besonders wichtig für Polysaccharid-Trennmedien.

Nachdem das Trennmedium verwendet wurde, waschen Sie es mit 2 CV Wasser und lassen Sie es dann mit 2 Bettvolumina 20 % Ethanol durch die Säule laufen. Für stark saure kationische SP-Medien waschen Sie mit einer 20 %igen Ethanollösung, die 0,2 mol/L Natriumacetat enthält, und waschen Sie dann mit einer entgasten Ethanol-Wasser-Lösung bei einer langsameren Flussrate.

Nach der Behandlung kann es bei Raumtemperatur oder längere Zeit bei 4–8 °C gelagert werden. Die Chromatographiesäule muss während der Lagerung vollständig versiegelt sein, um eine Verflüchtigung der Feuchtigkeit und ein Austrocknen der Säule zu verhindern.

Das vorerst nicht verwendete Medium muss in 20 %iger Ethanollösung gelagert werden. Alle Ionenaustausch-Trennmedien sollten bei 4 °C bis 30 °C gelagert und vor Frost geschützt werden.

Der Prozess der Trennung und Reinigung biologischer Makromoleküle durch Ionenaustauschchromatographie basiert hauptsächlich auf der Dissoziation verschiedener Moleküle, der Nettoladung von Ionen und dem elektrischen Unterschied in der Oberflächenladungsverteilung zur selektiven Trennung. Es hat sich zu einer der am häufigsten verwendeten Reinigungstechniken bei der Trennung und Reinigung biochemischer Produkte, Proteine, Peptide und anderer Substanzen entwickelt.

Seplife ® Dextranbasierte Ionenaustauschchromatographieharze:

Das Seplife ® Dextran-Ionenaustauschchromatographieharze verwenden die Dextranmatrix von Gelfiltrationschromatographieharzen der G-Serie (Seplife G-25 und Seplife G-50), und die funktionellen Ionenaustauschliganden mit unterschiedlichen Eigenschaften sind fest an die vernetzte Dextranmatrix gebunden.

Dextran-Ionenaustauscherharze werden üblicherweise in Form von Trockenpulver gelagert, das vor der Verwendung gequollen werden muss. Es wird häufig in Proteinen mit niedrigem Molekulargewicht wie Prothrombin und Heparin mit niedrigem Molekulargewicht verwendet.

Die Dextran-Ionenaustausch-Chromatographieharze von Sunresin:

DEAE Seplife ® A25/A50

Q Seplife ® A25/A50

CM Seplife ® C25/C50

SP Seplife ® C25/C50

Seplife ® Ultraschnell fließende Agarose-basierte Ionenaustauschchromatographieharze (BB):

Diese Serie von Seplife ® Ionenaustauschchromatographieharze werden durch Bindung von Ionenaustauschliganden an Agarose-Mikrokügelchen mit einer Partikelgröße von 100–300 µm hergestellt. Der Gegendruck ist bei der Durchflussgeschwindigkeit relativ gering. Bei Proben mit hoher Viskosität und Trübung kann der Einsatz dieser Harzserie die Effizienz verbessern.

Sunresins Agarose-Ionenaustausch-Chromatographieharze mit ultraschneller Durchflussrate:

DEAE Seplife ®  BB

Q Seplife ®  BB

CM Seplife ®  BB

SP Seplife ®  BB

Seplife ®  Fast Flow Agarose-basierte Ionenaustauschchromatographieharze (FF):

Diese Serie von Seplife ®  Harze verwenden 45–165 µm große Agarose-Mikrokügelchen als Matrix und verbinden sich mit verschiedenen funktionellen Gruppen. Der geeignete Partikelgrößenbereich ermöglicht einen breiteren Anwendungsbereich. Es wird häufig in verschiedenen Phasen der Gewinnung, Zwischenreinigung und Aufbereitung biologischer Produkte eingesetzt.

Die Fast Flow Agarose-Ionenaustauschchromatographieharze von Sunresin:

DEAE Seplife ®  FF

Q Seplife ®  FF

CM Seplife ®  FF

SP Seplife ®  FF

Seplife ®  Hochauflösende Agarose-basierte Ionenaustauschchromatographieharze (HP):

Diese Serie besteht aus 25–45 µm großen Agarose-Mikrokügelchen als Matrix und wird durch die Bindung verschiedener funktioneller Gruppen hergestellt.

Die geringe Partikelgröße ermöglicht eine höhere Auflösung der Harze und wird häufig zur Feintrennung und Vorbereitung kleiner Probenmengen eingesetzt.

Die hochauflösenden Agarose-Ionenaustauschchromatographieharze von Sunresin:

DEAE Seplife ®  PS

Q Seplife ®  PS

CM Seplife ®  PS

SP Seplife ®  PS

Agarose-Ionenaustausch-Chromatographieharze mit ultrahoher Kapazität (XL): 

Das spezielle „Tentakel“-Design der Agarose-Mikrokügelchen reduziert den Einfluss sterischer Hinderungen bei der Bindung an Biomoleküle und die Liganden sind besser verteilt, was zu einer extrem hohen Beladung und einer hohen Kosteneffizienz führt.

Sunresins Agarose-Ionenaustausch-Chromatographieharze mit ultrahoher Kapazität:

DEAE Seplife ®  XL

Q Seplife ®  XL

CM Seplife ®  XL

SP Seplife ®  XL

Seplife ®  Hochsteife Agarose-Ionenaustauschchromatographieharze (großer Maßstab):

Das hochsteife Agarose-Ionenaustauschmedium (im großen Maßstab) von Sunresin hat einen maximalen Druckwiderstand von 0,5 MPa, eine maximale Durchflussrate von 1000 cm/h und eine schnellere Stoffübertragungsrate, was eine deutlich verbesserte Effizienz für die Produktion im großen Maßstab ermöglicht .

Entsprechend der Partikelgröße der Matrix wird das Agarose-Ionenaustauschmedium mit hoher Steifigkeit von Sunresin in ein Medium mit hoher Steifigkeit + hoher Durchflussrate (großer Maßstab) und ein Medium mit hoher Steifigkeit + hoher Auflösung (großer Maßstab HP) unterteilt. 

Sunresins hochsteife Agarose-Ionenaustausch-Chromatographieharze (großer Maßstab): 

DEAE Großformat /HP

Q Großer Maßstab / HP

CM Großformat /HP

SP Großformat /HP

Seplife ®  Polystyrol-Ionenaustauschchromatographieharze (LXMS) mit einheitlicher Partikelgröße:

Seplife ® Ionenaustauschchromatographieharze vom Typ IEX LXMS bieten zwei Arten von Porengrößen (50 nm, 150 nm) und drei Partikelgrößen (15, 30 und 50 µm) von Polystyrolharzen mit einheitlicher Partikelgröße. Aufgrund seiner hohen Vernetzungseigenschaften können die Harze einem höheren Betriebsdruck (3 MPa) standhalten.

Die beiden Porengrößen 50 nm und 150 nm decken die Anwendung der Einfang-, Zwischen- und Feinreinigung von Antikörpern, Proteinen, Peptiden, Nukleinsäuren, Antibiotika, Naturstoffen und anderen Produkten mit unterschiedlichen Molekulargewichten ab.

Sunresins Polystyrol-Ionenaustauschchromatographieharze mit einheitlicher Partikelgröße:

Seplife ®  LXMS 15Q/15S (Partikelgröße 15 µm, Porengröße 50 nm)

Seplife ®  LXMS 30Q/30S (Partikelgröße 30 µm, Porengröße 50 nm)

Seplife ®  LXMS 50Q/50S (Partikelgröße 50 µm, Porengröße 100 nm)

Seplife ®  LXMS 50HQ/50HS (Partikelgröße 50 µm, Porengröße 150 nm)

Seplife ®  Polymethylacrylat-Ionenaustauschchromatographieharze (LXPM):

Bei dieser Gruppe von Ionenaustauschchromatographieharzen handelt es sich um Mikrokügelchen mit Polymethacrylat als Matrix, die die einzigartige Polymersynthesetechnologie von Sunresin nutzen. Die Mikrokügelchen werden durch präzise Porenbildungstechnologie und hydrophile langkettige Makromoleküle an der Oberfläche modifiziert und mit verschiedenen Ionenaustauschgruppen gekoppelt.

Aufgrund ihrer guten Hydrophilie, guten chemischen und physikalischen Stabilität und starren Struktur weisen die Ionenaustauschchromatographieharze eine gute Biokompatibilität und Lebensdauer auf und verbessern die Reinigungseffizienz. Sie decken die Anwendung von Produktions- und Reinigungsstufen wie Einfangen, Zwischenreinigung und Feinreinigung von Molekülen wie Antikörpern, Proteinen, Peptiden, Nukleinsäuren, Antibiotika und Naturprodukten ab und bieten Kunden eine Gesamtlösung für die industrielle Produktion von biologische Proben.

Die Polymethylacrylat-Ionenaustausch-Chromatographieharze von Sunresin:

Seplife ®  LXPM CM/DEAE/SP/Q 650M (starke Hydrophilie, Partikelgröße 80 µm ）

Seplife ®  LXPM CM/DEAE/SP/Q 650S (starke Hydrophilie, Partikelgröße 50 µm ）

Seplife ®  LXPM CM/DEAE/SP/Q 706 (starke Hydrophobie ，stark ionisch multimodal, Partikelgröße 80 um ）

Seplife ®  LXPM CM/DEAE/SP/Q 5504 （starke Hydrophobie ，hohe Auflösung, stark ionisch multimodal, Partikelgröße 80 um)

Für weitere Informationen zu den verschiedenen Arten von Ionenaustauschchromatographieharzen kontaktieren Sie uns bitte unter (info.lifescience@sunresin.com).