蛋白質藥物分離純化中纖維素MONOLITH材料應用

南昌大學撫州醫學院 江西 撫州 344000

引言

蛋白質藥物分離純化,是工業生產、臨床醫療、基因工程研究等多個領域的需要,對于人們的生產和生活有著極其深刻的影響。蛋白質藥物屬于一種新型的生物藥物,與化學類型藥物相較,蛋白質藥物具有獨特的特性,即活性高、作用專一、毒副作用較小、功效明顯等,常被應用到臨床治療中。然而蛋白質藥物要想到達醫藥方面的標準,其分離純化也有既定的要求,這一直以來是蛋白質藥物廣泛應用制約性因素。在蛋白質藥物實際應用過程中,常采用的分離純化技術為層析色譜法,其中親和色譜法應用較為廣泛。親和色譜法分離純化過程中,需選擇合適的固定相材料,才能獲得較高純度、效率及活性的蛋白質藥物。

1 纖維素MONOLITH材料特點、分類與制備

1.1 纖維素MONOLITH材料特點 纖維素MONOLITH材料是近年來備受研究領域關注的,一種新型固定相材料。1992年,美國學者Svec、Frechet最早提出了纖維素MONOLITH材料概念,主要是為了找到微粒型的固定相替代物。從結構上分析,纖維素MONOLITH材料呈現三維立體特點的貫通孔隙結構,也被稱為整體柱。纖維素MONOLITH材料,與其他的固定相材料不同,有著明顯的特點：一是其內部空洞結構十分獨特,能夠在一定程度上減少擴散,表現出較好的材料性能；二是在低壓力環境下,纖維素MONOLITH材料具有較好的物質傳輸效果；三是大比表面積下,具有高通量特性；四是分離過程中受到的剪切力弱,有利于大分子生物的分離工序。

1.2 纖維素MONOLITH材料分類 纖維素MONOLITH材料一般分為兩類,包括高分子類型、硅基質類型,其中硅基質類型的纖維素MONOLITH材料的應用發展相對廣泛。但是硅基質材料的制備過程相對復雜,且其材料的PH耐受性相對較差,使得硅基質材料的種類相對較少[1]。高分子類型纖維素MONOLITH材料具有較為穩定的PH耐受性,且其材料來源相對多樣化,能夠有效調節其材料表面性能,其材料分類相對具有多樣化。可見,高分子類型的纖維素MONOLITH材料,在近年來被廣泛應用于蛋白質藥物的分離提純。

1.3 纖維素MONOLITH材料制備 目前纖維素MONOLITH材料的制備方式,主要有以下四種：一是自由基聚合,主要是通過調節控制聚合反映過程中,溫度、時間、制孔劑、交聯劑、單體組成等,以獲得符合要求的柱孔、骨架等,提高分離聚合反應效率；二是活性聚合是指在自由基聚合的基礎上,結合活性聚合制備相應的材料,能夠更好地控制分離純化的過程,從而獲得結構相對標準的材料；三是高內相乳液聚合提出的時間相對較早,主要是通過含有自由基的電解質,通過聚合反應形成網絡結構,從而獲得制備材料；四是縮合聚合方法能夠有效避免出現氧氣過敏的現象,從而能夠得到純度和活性相對較高的材料,也是當前使用最為廣泛的制備方法之一。

2 蛋白質藥物分離純化中纖維素MONOLITH材料應用分析

2.1 蛋白質藥物分離純化一般程序 結合蛋白質藥物分離純化實踐,發現其處理過程一般包括三個步驟：第一,選擇合適的材料,并進行適當地預處理,這一階段操作人員需要結合實驗的目標選擇相應的材料,注意考慮來源廣泛、獲取便利、制備簡單等多個方面的因素,同時還需進行預處理,如去殼、保鮮、冷凍等；第二,將生物細胞進行破碎,分離獲得生物大分子,并最大程度保持大分子的原生態,細胞破碎的方法一般會根據實驗目標和要求的差異,選擇不同的方法,必要時要需要采取細胞器分離處理并提取；第三,進行分離純化處理,也是處理過程的關鍵環節,前面2個步驟都是這一步驟的預處理階段。一般而言,從生物中提取到的蛋白質純度不會很高,含有較高的雜質,只有通過分離純化處理,才能真正獲得較高純度的蛋白質。

2.2 纖維素MONOLITH材料應用效果 在蛋白質藥物分離純化過程中,纖維素MONOLITH材料的應用主要是,作為親和色譜的固定相角色,提高蛋白質藥物分離的效率。纖維素MONOLITH材料的在蛋白質藥物分離純化實驗中,發現其最大親和、吸附量達到了76.83、64.49 mg/g,且His-tag的活性沒有較大的變化,且能夠減少分離純化過程中對于蛋白的物理吸附,純化效率更高。而且經過了多次重復的纖維素MONOLITH材料的應用,能夠進一步提高其吸附效率,5次重復利用材料之后其最大親和、吸附量,將可能是單次使用的94.21%、86.28%,且呈現較高的活性,由此可見,纖維素MONOLITH材料極高的重復利用性能[2]。纖維素MONOLITH材料的應用于蛋白質藥物分離純化中,能夠有效解決分離效率不高、分離成本較高、制備過程復雜等問題,從而實現較快速有效地蛋白質藥物分離和純化。

結語

總之,蛋白質藥物的發展到今日,獲得了相關研究領域的認可,但是關于蛋白質藥物的分離和純化工作仍是一項極為困難的工作,仍需要探討研究高水平的分離純化技術。通過上述研究,發現纖維素MONOLITH材料應用于蛋白質藥物分離與純化,其材料應用具有較高的親和效率,且通過重復利用,能夠有效提高蛋白質藥物的分離與純化效率,應用于蛋白質藥物分離與純化工作具有較高的潛力。