柱層析技術簡介
一、簡介
根據填充基質和樣品分配交換原理不同,離子交換層析,凝膠過濾層析和親和層析是三種分離蛋白質的經典層析技術。
二、技巧和方法
1. 柱層析操作方法的選擇
目前,柱色譜分離的操作方式,主要包括常壓分離、減壓分離和加壓分離3種模式。常壓分離是最簡單的分離模式方便、簡單,但是洗脫時間長。
減壓分離盡管能節省填料的使用量,但是由于大量的空氣通過填料會使溶劑揮發,并且有時在柱子外面會有水汽凝結,以及有些易分解的化合物也難以得到,而且還必須同時使用水泵或真空泵抽氣。
加壓分離可以加快淋洗劑的流動速度,縮短樣品的洗脫時間,是一種比較好的方法,與常壓柱類似,只不過外加壓力使淋洗液更快洗脫。壓力的提供可以是壓縮空氣,雙連球或者小氣泵等。
2. 柱子規格的選擇
市場上有各種規格的柱層析分離柱。柱子長了,相應的塔板數就高,分離就好。目前市場上的柱子,其徑高比一般在1:5~10范圍,在實際使用時,填料量一般是樣品量的30~40倍,具體的選擇要根據樣品的性質和含量進行具體分析。
如果所需組分和雜質的分離度較大,就可以減少填料量,使用內徑相對較小的柱子(如2 cm×20 cm 的柱子);如果Rf相差不到0.1,就要加大柱子,增加填料量,比如用3 cm 內徑的柱子。
3. 裝柱
柱層析色譜柱的填裝主要有濕法和干法兩種,濕法省事,一般用淋洗劑溶解樣品,也可以用二氯甲烷、乙酸乙酯等,但溶劑越少越好,不然溶劑就成了淋洗劑了。柱子底端的活塞一定不要涂潤滑劑,否則會被淋洗劑帶到淋洗液中,可以采用聚四氟乙烯材料的閥門。
干法和濕法裝柱沒什么實質性差別,只要能把柱子裝實就行。裝完的柱子應該有適度的緊密(太密了淋洗劑流速太慢),并且一定要均勻,不然樣品就會從一側斜著流動。
同時柱中不能有大氣泡,大多數情況下有些小氣泡沒太大的影響,因為只要加壓氣泡就可消失。但是柱子更忌諱的是開裂,開裂會影響分離效果,甚至報廢。
4. 溶劑的選擇
選擇一個合適的溶劑系統是柱層析分離的關鍵。在選用柱層析洗脫劑時首先要考慮三個方面的因素:溶解性(Solubil2ity)、親合性(Affinity)和分離度(Resolution)。
溶劑應選擇價廉、安全、環保的,可以考慮石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚、甲醇和正己烷等等。但正己烷價格較高,乙醚很易揮發,二氯甲烷和甲醇與硅膠的吸附是一個放熱過程,易使柱子產生氣泡。其他的溶劑用的相對較少,要依不同需要選擇。
另外值得一提的是,由于我們進行的是痕量分析,淋洗劑的純度必須關注,一般使用農藥殘留級或HPLC級的,如果是分析純的必須進行精制。同時溶劑在過柱后最好回收使用,一方面環保,另一方面也能節省部分經費。
5. 上樣
用少量的溶劑溶解樣品加樣,加完后將底端的活塞打開,待溶劑層下降至石英砂面時,再加少量的低極性溶劑,然后再打開活塞,如此兩三次,一般石英砂就基本是白色的了。
加入淋洗劑,一開始不要加壓,等溶解樣品的溶劑和樣品層有一段距離(2~4 cm),再加壓,這樣避免了溶劑(如二氯甲烷等)夾帶樣品快速下行。
很多樣品在上柱前粘性較大,上樣后在柱上又會析出,這一般都是比較大量的樣品才會出現,是因為填料對樣品的吸附飽和所致。有些樣品溶解性差,能溶解的溶劑(比如DMF,DMSO等)又不能上柱,這樣就必須用干法上柱了。
6. 淋洗液的收集和濃縮
用硅膠作固定相過柱子的原理是一個吸附與解吸的平衡。如果樣品與硅膠的吸附比較強的話,就不容易流出,這時可以采用氧化鋁作固定相。
柱層析后的淋洗液,由于使用了較多的溶劑,必須進行濃縮,如果待測物具有一定的揮發性,最好使用常壓揮發溶劑,否則易導致檢測結果偏低。
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