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第十四届上海国际水展

上海国际水处理展览会(环保水处理/膜与水处理) AQUATECH CHINA 2021

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杜邦反相色谱树脂,助力生物制药纯化

2020年注定是不平凡的一年,“新冠”(新型冠状病毒, COVID-19)无疑成为了全球关注的焦点,是什么样的病毒能有如此巨大的威力?

 

2020年1月27日,中国疾病预防控制中心分离出了第一株新冠病毒。研究发现这是一种具有包膜的、不分节段的正链单股RNA(核糖核酸)病毒。与DNA(脱氧核糖核酸)病毒相比,单链RNA病毒更易致病、易突变,所以更难研制有效疫苗且难以预防。

 

 

图1. COVID-19病毒的平面结构(图片来自维基百科)

 

虽然是RNA病毒导致了这次全球范围的疫情,但除病毒之外RNA本身在生物医学领域还是有很多用武之地的。例如寡核苷酸(DNA或RNA聚合物)可以用于研究、基因治疗以及作为分子诊断和法医学用途的DNA或RNA检测探针。像这次疫情中用于快速疾病诊断的核酸检测试剂盒就包含了这样一种含特异性寡核苷酸序列的探针。

 

 

图2. RNA和DNA结构示意图(图片来自网络)

 

寡核苷酸可以通过化学或酶法合成,而后期纯化则是从所需的全长核苷酸序列中去除缺失序列的过程。

 

反相层析法是最佳的分离纯化方法。该方法利用了含有5’-DMT(DMT=4,4’-二甲氧基三苯甲基)基团的全长序列和缺失序列(无DMT基团)之间疏水性的差异,全长DMT寡核苷酸可以保留在层析柱上,缺失序列则被冲洗掉,以此实现目标寡核苷酸产物的分离纯化。

 

而杜邦水处理的AmberchromTM系列反相色谱树脂就是这类应用中层析柱填料的最佳选择,可用于脂质体结合寡核苷酸和聚乙二醇适配子的纯化。

 

AmberchromTM系列反相色谱树脂是基于芳香族或脂肪族聚合物结构的多孔树脂填料,根据树脂粒径不同可分为AmberchromTM CG和AmberchromTM XT系列。

 

 

表1. AmberchromTM系列反相色谱树脂主要性能参数

 

由于具有高比表面积、独特的孔径大小及分布等特点,除寡核苷酸外,AmberchromTM系列反相色谱树脂还广泛应用于蛋白、多肽等的分离和纯化。

 

无论从技术上还是经济性上,AmberchromTM系列反相色谱树脂在高分辨率高压色谱分离中都比传统反相硅胶填料或一般聚合物反相层析介质更具优势,主要体现在以下几个方面:

 

• 原位清洗(CIP)稳定性

 

不同于反相硅胶填料,AmberchromTM系列反相色谱树脂可以反复使用苛性碱进行原位清洗和消毒,而同样的操作则会大大缩短硅胶填料的寿命。

 

如下图所示,AmberchromTM XT树脂在使用0.1M NaOH碱液循环清洗将近80个周期后,各生物分子在树脂上的保留时间几乎不变,说明树脂仍保持稳定的分离能力。

 

 

图3. AmberchromTM XT树脂的原位清洗稳定性

 

• 机械性能稳定

 

在采用层析法对生物分子进行分离纯化的过程中,高压和小粒径填料的结合可以提供极高的纯化效率。AmberchromTM XT反相色谱树脂则表现出极好的压力稳定性,能够耐受高达60bar的HPLC系统操作压力。同时AmberchromTM系列反相色谱树脂在任何pH值的任何溶剂中均能保持稳定,如下图所示为AmberchromTM XT树脂在不同溶剂中的压力稳定性。

 

 

图4. AmberchromTM XT树脂压力稳定性

 

• 高选择性

 

如相比于硅胶填料,AmberchromTM CG树脂显著提高了对难分离生物分子相似物(胰岛素和脱酰胺胰岛素)的分离效果(图5)。从各种填料对四种血管紧张素分子(仅有一个氨基酸有差别)的分离(图6)也可以看出AmberchromTM XT树脂的分离效果最佳,而传统硅胶填料则无法将存在细微差别的四种分子完全分开。

 

 

图5. 胰岛素(insulin)和脱酰胺胰岛素(des)的分离效果

 

 

图6. 血管紧张素的选择性分离效果对比

 

 

• 吸附能力高

 

AmberchromTM系列反相色谱树脂在提供高稳定性和高选择性的同时也显示出了对生物分子超高的动态吸附能力。

 

下表就列出了AmberchromTM XT20树脂对一系列生物分子的总吸附能力和达到1%泄露量时的吸附能力。数据显示树脂对分子量在14000以下的生物分子的吸附能力非常高,而1%泄漏吸附量与总吸附量的百分比则随着分子量的升高而下降。因此,AmberchromTM XT树脂非常适用于多肽和小分子蛋白的分离与纯化。

 

 

表2. AmberchromTM XT20树脂对不同分子量生物分子的吸附能力

 

*以上动态吸附量检测是在以0.1%TFA为流动相、流速为152cm/h的条件下完成的。万古霉素的吸附量检测在0.1M Tris, pH8.0条件下完成。

 

• 运行条件下适用的pH值范围更广

 

AmberchromTM系列反相色谱树脂允许在更宽的运行范围内探索最佳的分离条件。通过采用碱性运行条件,可以发现AmberchromTM XT树脂对糖肽类抗生素-万古霉素的吸附能力翻倍,同时洗脱曲线的分辨率显著提高。

 

 

图7. AmberchromTM XT20对万古霉素的吸附泄露曲线

 

 

图8. AmberchromTM XT20在碱性条件下运行极大提高了万古霉素的分离效果

 

针对客户需求,我们可以提供多种样式的产品包装,大到规模化试验或生产所需的公斤级填料包装,小到实验室测试或检测用预装柱,可以避免客户自己装填柱子的繁琐和由此产生的测量误差。

 

 

图9. AmberchromTM反相色谱树脂预装柱(商标名称Profile®)

 

想了解更多关于杜邦离子交换树脂的信息,请访问我们的网站:

 

https://www.dupont.com/water.html

 

若您希望试用,订购此产品或需要任何技术支持,请随时与我们的销售经理和技术服务人员联系:

 

唐经理:+86 13472654735

 

杨博士:+86 13585976095

 

 

来源:杜邦水处理

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