2022-03-15
凝膠柱的選擇
在選擇凝膠柱時(shí),從外觀、質(zhì)地結(jié)構(gòu)和性能來(lái)講,所選柱子要透明光滑,內(nèi)徑一致,耐壓防腐,柱子物料須生物兼容,并有良好的物理化學(xué)抗性和穩(wěn)定性。一般的柱材料多為玻璃或有機(jī)玻璃,在使用鋼柱時(shí),特別要注意防腐蝕。另外,柱子終端要有采集器和過(guò)濾網(wǎng),柱底板要求耐壓且不容易堵塞。死體積應(yīng)小于0.001Vt,如果死體積過(guò)大,被分離組分可能會(huì)重新混合,導(dǎo)致洗脫峰出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象,降低分辨率。底板過(guò)濾介質(zhì)要求新,且?guī)в心芘c凝膠融合的網(wǎng)孔,避免接觸網(wǎng)孔和過(guò)濾介質(zhì)的表面,因?yàn)橹讣y會(huì)使樣品的分離程度下降。在裝柱或重新裝柱時(shí),所有部位必須徹底清洗干凈。 凝膠柱的長(zhǎng)度和內(nèi)徑主要取決于加樣體積的多少和對(duì)分辨率的要求。凝膠柱的長(zhǎng)度對(duì)分辨率的影響較大,長(zhǎng)柱的分辨率要比短柱的高,但過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起柱內(nèi)不均一、流速過(guò)慢,柱長(zhǎng)度一般不超過(guò)100cm。同時(shí),也要有適當(dāng)?shù)闹鶅?nèi)徑,內(nèi)徑過(guò)粗會(huì)產(chǎn)生蛋白樣品較為嚴(yán)重的橫向擴(kuò)散現(xiàn)象,內(nèi)徑過(guò)細(xì),靠近柱內(nèi)壁的流速會(huì)大于中心的流速,產(chǎn)生“器壁效應(yīng)”,影響分離速度和效果。通常使用的凝膠柱長(zhǎng)度在25-70cm,內(nèi)徑在4-16mm,H/D(高徑比)一般在 (25:1)-(100:1)之間。用于組別分離的凝膠柱,其H/D 可相對(duì)低一些;進(jìn)行分級(jí)分離時(shí)H/D可在(30:1)-(100:1);而脫鹽柱由于對(duì)分辨率的要求較低,一般用短柱,H/D大多在(5:1)-(25:1)之間。如果要分離的蛋白質(zhì)分子量相差較大,可選用H/D=(15:1)-(50:1)的柱子,且柱體積要大于4-15倍的樣品體積;如要分離的蛋白質(zhì)分子量差異較小,則選用H/D=(20:1)-(100:1)的細(xì)柱,且柱體積要大于25-100倍的樣品體積。在純化蛋白質(zhì)時(shí),為了得到較好的分辨率,柱子的H/D 應(yīng)在(20:1)-(40:1)。 此外,選擇柱子時(shí)還應(yīng)考慮凝膠顆粒的大小。如填裝小顆粒凝膠,適合使用較大直徑的色譜柱;用粗顆粒填裝時(shí),則用較小直徑的柱子。
凝膠的預(yù)處理
市售凝膠一般呈干粉顆粒狀(如 Tandex) 或水懸浮狀 (如Tanrose CL)。一些不宜在脫水干燥狀態(tài)下保存的凝膠 (如瓊脂糖凝膠),應(yīng)存放在含防腐劑的水溶液中,這些凝膠在使用前不需要進(jìn)行溶脹處理。另外,多孔硅膠和多孔玻璃也不需要溶脹處理。為了盡量減少不同溶劑對(duì)柱床體積的影響,獲得理想的分離效果,應(yīng)將干膠緩慢倒入5-10倍干膠體積的洗脫液中充分溶脹。若溶脹不夠,則達(dá)不到有效的分離,而且在使用過(guò)程中會(huì)引起凝膠柱破裂。 根據(jù)蛋白質(zhì)樣品的分子量和分辨率要求選擇好所用凝膠的類型后,再根據(jù)柱體積和凝膠的吸水性質(zhì)估算出干膠的用量。由于凝膠在預(yù)處理和實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中有一定量的損失,所以在實(shí)際稱取時(shí)應(yīng)高于理論計(jì)算值的10%-20%。
不同類型的凝膠所需的溶脹時(shí)間不同。一般型號(hào)較小、排阻ji限較低的凝膠,其吸水量較低,溶脹所需時(shí)間較短,在20℃條件下需3-4h即可;型號(hào)較大、排阻ji限較高的凝膠,其吸水量較大,故所需的溶脹時(shí)間也較長(zhǎng),在20℃左右需十幾小時(shí)到幾十小時(shí)。
加熱溶脹是常用的凝膠預(yù)處理方法,即把所稱量的凝膠干粉溶在洗脫液中逐漸加熱至接近沸騰。這種方法可大大縮短溶脹時(shí)間,一般在1-2h內(nèi)即可完成,而且可起到溶脹、除氣和殺菌的三重效果。在凝膠溶脹過(guò)程中要不斷緩慢攪拌,但不能劇烈攪拌,因?yàn)檫@樣容易引起凝膠顆粒的破碎,更終使細(xì)小顆粒堵塞凝膠柱而影響到流速和分離效果。此外,還應(yīng)盡量避免在酸或堿中進(jìn)行加熱溶脹,以防破壞凝膠的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。
待充分溶脹后,應(yīng)將凝膠勻漿懸浮,看上清中是否有雜質(zhì)或不均一的細(xì)小顆粒,如有則需反復(fù)傾倒去除,直至上清液不再渾濁為止。對(duì)溶脹后的凝膠進(jìn)行除氣泡是非常重要的,否則也會(huì)影響分離效果,一般可通過(guò)真空抽氣或加熱煮沸的方法排除氣泡。由于凝膠價(jià)格昂貴,在使用過(guò)程中要盡量減少損失和浪費(fèi),剩余凝膠要保存好,以備后用。