離子交換色譜樹脂和方法

最常見的離子交換色譜 (IEX)樹脂類型有哪些？如何選擇適合預期應用的樹脂？一般來說，樹脂可分為以下幾類：

• 強酸性陽離子樹脂

• 弱酸性陽離子樹脂

• 強堿性陰離子樹脂

• 弱堿性陰離子樹脂

• 特種樹脂

強酸陽離子(SAC)交換樹脂包含連接有磺酸官能團(例如，聚苯乙烯磺酸酯、聚AMP等)的聚合物基質。 

弱酸陽離子 (WAC) 交換樹脂具有羧酸基團 (RCOO - )，對二價陽離子（Ca 2+和 Mg 2+ ）具有高親和力。它們還具有很強的抗氧化性，并表現出機械耐久性。

強堿陰離子（SBA）交換樹脂可以去除樣品中的所有陰離子污染物（強酸如鹽酸和硫酸以及弱酸如硅和碳酸），并且與SAC樹脂相比具有顯著更高的再生效率。 

弱堿陰離子 (WBA) 交換樹脂通常具有伯氨基、仲氨基和叔氨基，可有效去除強無機酸的陰離子，但在去除碳酸根和二氧化硅離子方面效果不佳。這些樹脂不具有可交換離子，可以用氫氧化鈉、氨或碳酸鈉再生。

根據預期應用，特種樹脂具有不同的官能團（例如硫醇、氨基膦酸、亞氨基二乙酸等）。一些最常見的例子包括濃縮和去除稀溶液中金屬的螯合樹脂以及從水中吸附天然有機酸離子的磁性離子交換樹脂。

樹脂選擇：要考慮的因素

為特定應用選擇合適的樹脂是確保純化過程的有效性和質量的關鍵之一。以下是選擇 IEX 樹脂時需要考慮的一些因素。

等電點（pl）

pl 確定應用是否需要陽離子或陰離子交換樹脂。當使用穩定高于或低于其 pl 的蛋白質時，使用哪種樹脂并不重要，因為兩者都可以很好地完成工作。然而，如果蛋白質僅在其 pl 以上穩定，請使用陰離子交換樹脂。  

酸堿度

無論緩沖液 pH 值如何，強離子交換劑都能保持電荷數量并表現相對良好。另一方面，弱陽離子交換劑和弱陰離子交換劑的容量分別在pH值低于6和高于pH值9時開始惡化。

樹脂的離子形式

改變柱平衡緩沖液會改變吸收到樹脂官能團中的抗衡離子（例如陰離子交換劑的Na +和陽離子交換劑的Cl - ）。由于不同的抗衡離子對給定樹脂表現出不同的親和力強度，因此選擇性較低的抗衡離子很容易與具有相似電荷的另一種離子交換。此外，含有對支持物選擇性較低的抗衡離子的洗脫緩沖液在洗脫過程中較不易置換蛋白質。

樹脂粒徑

固體支持物的尺寸可能會影響分辨率，但不會影響樹脂的選擇性。較小的顆粒通常比較大的顆粒提供更高的分辨率，但可能需要較低的流速。因此，較小的顆粒用于小規模和分析工作，而較大的顆粒更適合制備和大規模工作。

流量

緩沖液通過樹脂的時間越長，分辨率和容量就越好，但可能會損害蛋白質活性。為了獲得最佳結果，請使用具有最快流速的樹脂，以提供所需的分辨率和容量。  

動態結合能力

這是指樹脂在給定流速下可以結合的蛋白質的量。以 mg/ml 表示，當需要快速流速來維持蛋白質活性時，該因素至關重要。

應用領域 

離子交換色譜具有廣泛的應用，包括：

• 蛋白質、血液成分的純化

• 疫苗、抗體療法、基因療法和生物仿制藥等藥品的制造

• 生物技術

• 食品研究與制造

• 水的軟化和凈化。

• 直接從環境空氣中捕獲CO 2

• 金屬分離純化