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亲和膜分离 生物工程一班 200920141211 梁伟亮 200920141221 曹瑛 亲和膜分离摘要：随着生物工程和生命科学的迅速发展，其对生物大分子纯化的要求越来越苛刻，为获得高纯度、高质量、低成本的产物的产品，亲和膜分离技术出现了。本文主要介绍了亲和膜的概念、分离原理、制备和亲和膜的应用及展望。Affinity membrane separationAbstract：As the development of bio-engineering and life sciences ,the requirements of biological macromolecules purification are more and more harsh.In order to obtain high-purity, high-quality, low-cost products, affinity membrane separation technology appeared. This article introduces the concept of affinity membrane ,separation principle, Application and Prospect of affinity membrane.简介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 。分离原理亲和膜是亲和层析及膜分离的结合，亲和膜过程所采用的设备和膜分离所用的类似，也是在膜组件如中空纤维组件、平板式组件中进行，而其操作过程又类似于亲和层析：将样品混合物缓缓地流过膜，使其中与亲和配基有特异性相互作用的分子与配基产生偶合，生成相应的配合物，然后再通过改变条件，如洗涤液组成、pH、离子强度、温度等，使已和配基产生相互作用的配合物分子解离，将其收集起来，再将膜进行洗涤，再生成平衡，以备下次使用。制备1.膜材料的选择 要实现在膜上的亲和分离，要解决一下几个关键问题：膜表面要有足够多可利用的化学基团，使其能进行活化，接上合适的间隔臂和配基；要有足够高的表面积，以便获得足够数量可利用的基团，并有足够大的孔径，以便能让生物亲和膜分离应用大分子自由出入；孔分布应窄而均匀，以获得高的通透量和分离效能；在许多情况下，为了实现快速分离，一般要加压操作，因此要求膜要有一定的机械强度，能承受一定的压力，长期使用不变形；亲和膜要耐酸、耐碱、耐高浓度盐的缓冲液和有机溶剂。下面仅对在亲和分离中使用的几种基质材料作简要的介绍。 1) 纤维素 纤维素是最早用于亲和分离的介质之一，也是目前用的最广的亲和膜基质 材料，是一种由1,4连接的D葡聚糖甘组成的线性聚合物，聚合度一般应大于300。 2) 聚酰胺（PA）及其衍生物 聚酰胺、聚已内酰胺（尼龙）膜，由于具有良好的机械性能和化学稳定性， 已获得了广泛的应用。一般说来，真正有实用价值的是大约有20个碳原子组成的脂肪族半结晶的PA膜。不论是直连的还是支链的，取代的还是非取代的，饱和的还是分饱和的，天然的还是合成的聚合物或共聚物都可以。 3) 聚丙烯酰胺及其衍生物 聚丙烯酰胺（PAA）是由在碳氢骨架上键和了酰胺键所组成的一种高聚物。它是由丙烯酰胺和N,N-次甲基丙烯酰胺共聚而制得的。其孔径分布一般都很宽，相对分子质量排斥限为2000400000。它在pH110内都很稳定，还具有生物惰性，不怕微生物的攻击。2.配基的选择 配基是指底物、产物、抑制剂、辅酶、变构效应物或其他任何能特异地和可逆地与欲纯化的蛋白质或大分子物质发生相互作用的分子。亲和膜分离的机制就是利用配基与目标分子的特异性相互作用，因此，如果能找到合适的配基，原则上就能对目标产物进行分离了。配基按其来源可分为两大类：天然配基和人工合成的配基，按其作用又可分为结构特异性配基和基团特异性配基（特异性配基是指一种配基只能对一种生物分子有作用，而基团特异性配基则能对某些含有特异性基团的生物大分子有亲和作用）亲和膜技术的应用 亲和膜分离兼具亲和层析和膜分离的优点，亲和膜在大规模蛋白质工程（特别是基因工程蛋白质）分离纯化方面必将发展越来越长的作用。 亲和膜过程相对于亲和层析过程最大的改进在于它提高了流体到配基的传质效率，克服了亲和层析中出现的传质控制问题，从而提高了配基的使用效率，有利于亲和过程的放大。亲和膜技术的展望 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。亲和-膜过滤技术研究最早报道见于1980年。Patrick Hubert等人将雌二醇当作配基联接在水溶性载体Dextran-T2000，用于从Pseudomonas testosteroni提取物中纯化5-4酮甾醇异构酶，截留率为90%，但杂蛋白的截留率也比较高，这可能是由于目标产物与杂蛋白形成复合物或配基与杂蛋白结合所致。Dominique Adamski-Medda等以对氨基苯甲脒为配基联接于Dextran-T2000载体上，用于从胰酶和胰凝乳蛋白酶混合物中纯化胰酶，胰酶的回收率为90%，纯度为98%。除此之外，亲和-膜过滤还可用于-半乳糖苷酶、乳酸脱氢酶、辣根过氧化酶、IgG等的分离提纯。 参考文献1刘国洤.生物工程下游分离技术(第二版).北京: