亲和膜分离

亲和膜分离又称膜亲和层析，是一种利用亲和配基修饰的膜（亲和膜）为介质的分离纯化生物大分子的技术，是膜分离技术和亲和层析技术的有机结合。其分离过程包括亲和吸附、洗脱、亲和膜再生等步骤。多采用错流方式，达到分离与浓缩之双重目的。该技术的关键是制备适宜的亲和膜。具有传质阻力小、达到吸附平衡的时间短、配基利用率高、设备体积小等优点。膜污染等导致吸附效率低、膜寿命下降是其主要问题。可实现生物大分子的高效、大规模分离纯化。如以A蛋白为配基的亲和膜全自动分离纯化系统可一步完成除菌、纯化和浓缩操作，用于纯化小鼠单抗的速度可达传统层析法的100倍项目膜分离亲和色谱原理利用膜孔径大小利用化学和生物特异性相互作用过程一般为低压，可连续操作低、中、高压都有，一般为断续式操作介质板式、卷式、中空纤维式超滤或微孔滤膜担体、填料，一般在柱中进行规模处理量大，可达克、甚至千克级处理量小，大多为毫克级，制备级可达克级成本相对较低很高设备较简单较复杂速度快较慢产物纯度相对较低纯度很高亲和膜分离技术首要的是要研制出一种有效地用于生物大分子纯化分离的“亲和膜”（AffinityMembrane，简称AM）。制备亲和膜关键是要选择合适的膜材料，并对膜进行表面化学改性（SurfaceModification）。亲和膜分离过程实现膜上亲和分离需要解决的几个关键问题亲和膜的分离操作方式微孔滤膜或超滤膜放大图：1.分离膜的改性基于在微孔滤膜或超滤膜上所具有的某些官能团，通过适当的化学反应途径，将其改性，接上一个间隔臂（Spacer），一般应是大于3个碳原子的化合物。Spacer2.亲和膜制备选用一个适合的亲和配基（Ligand），在一定条件下让其与间隔臂分子产生共价结合，生成带有亲和配基的膜分离介质。Ligand3.亲和络合将样品混合物缓慢地通过膜，使样品中欲分离的物质与亲和配基产生特异性相互作用，产生络合，生成配基和配位物（Ligate）为一体的复合物（Complex），其余不和膜上配基产生亲和作用的物质则随流动相通过膜流走。样品混合液样品混合液LigateComplex4.洗脱改变条件，如洗脱液的组成、pH值、离子强度、温度等，使复合物产生解离，并将解离物收集起来，进一步处理。洗脱液洗脱液5.亲和膜再生将解离后的亲和膜进行洗涤、再生、平衡，以备下次分离操作时再用。再生处理液再生处理液1.膜表面要有足够多并可利用的化学基团（一般为-OH，-NH2，-SH或-COOH基），使其能进行活化，接上合适的间隔臂和配基。2.要有足够数量可利用的化学基团则必需有足够高的表面积，要便于让生物大分子自由地出入膜，必需有足够大的孔径。3.孔分布应窄而均匀，以获得高的通透量和分离效能。4.为了实现快速分离，常要加压操作，因此要求膜有一定的机械强度，能承受一定的压力，长期使用不变形。5.亲和膜要耐酸、耐碱、耐高浓度的缓冲夜和有机溶剂。1.亲和超滤过程，在大多数情况下都使用错流方式（CrossFlow）。这种方式的优点是膜有双重的分离作用，不仅所需要的生物大分子可以获得分离，而且可去除部分溶剂，达到浓缩的目的。2.微孔亲和膜过滤过程，混合物通过膜时，只有和膜亲和配基产生相互作用的物质被滞留在膜上，其余物质均随冲洗剂通过膜流走，目前大部分亲和操作采用此种方式。亲和膜组件的形状有板式、圆盘式、中空纤维式等，前两种较为简单、成本低、容量小，中空纤维式则便于实现连续、自动、规模化操作。为了完善和推行这项技术，在以下几方面有待进一步探索和研究。1.寻找更合适的膜材料。目前的亲和膜一般用有机膜作基质，而在亲和膜的操作过程中，配基的偶合以及吸附和洗脱时常要用到酸性和碱性的缓冲溶液，这对有机膜的性能会有影响。2.利用计算机辅助分子设计技术来寻找合适的配基。3.操作过程的自动化。亲和膜分过程分好几个阶段，人工操作比较耗时、麻烦，用微处理器来控制其操作将是亲和膜分离的发展方向。4.理论上的进一步研究。亲和膜分离是一种新的分离技术，其理论研究还远远不能满足应用的需要。5.与传统的凝胶色谱柱相比，亲和膜的吸附容量还不是太大，而且制造成本也较高。