Selezione dei mezzi per cromatografia a scambio ionico

Il processo di separazione e purificazione delle biomacromolecole mediante cromatografia a scambio ionico viene effettuato principalmente utilizzando le proprietà di dissociazione di varie molecole, la carica netta degli ioni e la differenza elettrica della distribuzione della carica superficiale. 脠 diventata una delle tecniche di purificazione più frequentemente utilizzate per la separazione e la purificazione di sostanze biochimiche, proteine, peptidi e altre sostanze.

Nella separazione e purificazione, la colonna deve avere un'elevata capacità di carico, facilità d'uso e lunga durata. Il mezzo di separazione è il fattore più importante. Pertanto, la scelta del mezzo di separazione è particolarmente importante.
 

1. Selezione delle varietà:

Adatto  mezzo per cromatografia a scambio ionico  dovrebbe essere selezionato in base al tipo di carica, alla dimensione della molecola, alle proprietà fisico-chimiche e al microambiente del prodotto target da separare e purificare. Per le piccole molecole inorganiche, la scelta del mezzo di separazione relativamente semplice, ma per le biomacromolecole è necessario considerare più fattori.

Le biomacromolecole come le proteine ​​sono composte da una varietà di amminoacidi, che presentano proprietà elettriche diverse in diverse condizioni di pH, e le biomacromolecole hanno requisiti specifici per l'ambiente di pH più adatto. Pertanto, necessario prima comprendere la proteina bersaglio, ecc. Il punto elettrico e il microambiente appropriato, in base a queste condizioni, selezionano le specie di scambiatore ionico appropriate.

La scelta tra uno scambiatore cationico o uno scambiatore anionico dipende principalmente dalla carica del materiale separato dal suo pH stabile. Se caricato positivamente, viene selezionato lo scambiatore cationico; se caricato negativamente, viene selezionato lo scambiatore anionico. Ad esempio, il punto isoelettrico della proteina da separare 4 e l'intervallo di pH stabile 6-9. Poiché in questo momento la proteina si carica negativamente, per la separazione dovrebbe essere selezionato uno scambiatore anionico.
 

2. Selezione dello: 

Lo scambiatore ionico a matrice (matrice) appropriato deve essere selezionato in base alla resa del prodotto target, alla purezza richiesta e al valore economico.

La resina a scambio ionico di polistirene per uso generale ha le caratteristiche di struttura stabile, prezzo basso, elevata capacità di scambio totale ed adatta per il processo di estrazione e separazione di prodotti biochimici generali come antibiotici, acidi organici, risorse animali o risorse vegetali. Per alcuni prodotti di ingegneria genetica ad alto valore aggiunto che richiedono alta risoluzione ed elevata purezza del prodotto, sono ancora necessari mezzi di separazione biochimica a base di cellulosa, destrano e agarosio.

Gli scambiatori di ioni cellulosa sono relativamente economici, ma hanno bassa risoluzione e stabilità e sono adatti per la separazione iniziale e la preparazione della massa. La risoluzione e il prezzo dello scambiatore ionico destrano sono moderati, ma l'influenza esterna ampia e il volume può cambiare notevolmente con il cambiamento della forza ionica e del pH, influenzando la risoluzione. Gli scambiatori di ioni di agarosio hanno una buona stabilità meccanica e un'alta risoluzione, ma sono più costosi.

Il mezzo di separazione ideale non dovrebbe solo essere facilmente assorbito, ma anche facile da eluire. Se il prodotto target non è sensibile ai cambiamenti della forza ionica e del pH, si può prendere in considerazione un mezzo forte con una carica forte o una forte alcalinit con un'elevata densità di carica. Se questi fattori sono sensibili, necessario utilizzare mezzi deboli o debolmente alcalini. Se la sostanza macromolecolare viene adsorbita, la combinazione relativamente forte ed spesso difficile da eluire. Se vengono utilizzate condizioni difficili per provocare la denaturazione delle macromolecole, è necessario selezionare un mezzo con una bassa densità di gruppi funzionali.

Mezzo fortemente acido o fortemente alcalino con un ampio intervallo di pH. Viene spesso utilizzato per separare piccole molecole o separarle a pH estremi. Tuttavia, a causa delle sue forti proprietà elettriche, a volte si denatura facilmente o perde dal vivo alcune biomolecole sensibili. I terreni scarsamente acidi o scarsamente alcalini hanno un ampio intervallo di selettività e non sono facili da inattivare le proteine. Pertanto, sono generalmente adatti per la separazione di macromolecole come le proteine, ma il loro intervallo di pH ristretto.
 

3. Selezione della dimensione delle particelle:

La dimensione del mezzo di separazione ha un effetto significativo sulla risoluzione e sulla portata della colonna cromatografica sullo scambio ionico. Generalmente, il mezzo di separazione ha una dimensione delle particelle piccola e un'alta risoluzione, ma lo ione all'equilibrio ha un tempo di equilibrio lungo e una velocità di flusso lento; quando la dimensione delle particelle grande, la colonna ha una portata relativamente veloce e una caduta di pressione ridotta, ma la risoluzione bassa e il carico piccolo. Pertanto, il mezzo di separazione di particelle grandi adatto per la separazione preparativa su larga scala che non richiesta per la risoluzione, e il mezzo di separazione di particelle piccole adatto per la separazione fine che richiede un'elevata risoluzione o uno stadio di raffinazione del prodotto.