蛋白質(zhì)藥物分離純化中纖維素MONOLITH材料應(yīng)用

南昌大學(xué)撫州醫(yī)學(xué)院 江西 撫州 344000

引言

蛋白質(zhì)藥物分離純化,是工業(yè)生產(chǎn)、臨床醫(yī)療、基因工程研究等多個(gè)領(lǐng)域的需要,對(duì)于人們的生產(chǎn)和生活有著極其深刻的影響。蛋白質(zhì)藥物屬于一種新型的生物藥物,與化學(xué)類型藥物相較,蛋白質(zhì)藥物具有獨(dú)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(yīng)用到臨床治療中。然而蛋白質(zhì)藥物要想到達(dá)醫(yī)藥方面的標(biāo)準(zhǔn),其分離純化也有既定的要求,這一直以來是蛋白質(zhì)藥物廣泛應(yīng)用制約性因素。在蛋白質(zhì)藥物實(shí)際應(yīng)用過程中,常采用的分離純化技術(shù)為層析色譜法,其中親和色譜法應(yīng)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(zhì)藥物。

1 纖維素MONOLITH材料特點(diǎn)、分類與制備

1.1 纖維素MONOLITH材料特點(diǎn) 纖維素MONOLITH材料是近年來備受研究領(lǐng)域關(guān)注的,一種新型固定相材料。1992年,美國學(xué)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(jié)構(gòu)上分析,纖維素MONOLITH材料呈現(xiàn)三維立體特點(diǎn)的貫通孔隙結(jié)構(gòu),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(diǎn)：一是其內(nèi)部空洞結(jié)構(gòu)十分獨(dú)特,能夠在一定程度上減少擴(kuò)散,表現(xiàn)出較好的材料性能；二是在低壓力環(huán)境下,纖維素MONOLITH材料具有較好的物質(zhì)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(zhì)類型,其中硅基質(zhì)類型的纖維素MONOLITH材料的應(yīng)用發(fā)展相對(duì)廣泛。但是硅基質(zhì)材料的制備過程相對(duì)復(fù)雜,且其材料的PH耐受性相對(duì)較差,使得硅基質(zhì)材料的種類相對(duì)較少[1]。高分子類型纖維素MONOLITH材料具有較為穩(wěn)定的PH耐受性,且其材料來源相對(duì)多樣化,能夠有效調(diào)節(jié)其材料表面性能,其材料分類相對(duì)具有多樣化?？梢?高分子類型的纖維素MONOLITH材料,在近年來被廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)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(diào)節(jié)控制聚合反映過程中,溫度、時(shí)間、制孔劑、交聯(lián)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(yīng)效率；二是活性聚合是指在自由基聚合的基礎(chǔ)上,結(jié)合活性聚合制備相應(yīng)的材料,能夠更好地控制分離純化的過程,從而獲得結(jié)構(gòu)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的材料；三是高內(nèi)相乳液聚合提出的時(shí)間相對(duì)較早,主要是通過含有自由基的電解質(zhì),通過聚合反應(yīng)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而獲得制備材料；四是縮合聚合方法能夠有效避免出現(xiàn)氧氣過敏的現(xiàn)象,從而能夠得到純度和活性相對(duì)較高的材料,也是當(dāng)前使用最為廣泛的制備方法之一。

2 蛋白質(zhì)藥物分離純化中纖維素MONOLITH材料應(yīng)用分析

2.1 蛋白質(zhì)藥物分離純化一般程序 結(jié)合蛋白質(zhì)藥物分離純化實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)其處理過程一般包括三個(gè)步驟：第一,選擇合適的材料,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)仡A(yù)處理,這一階段操作人員需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)選擇相應(yīng)的材料,注意考慮來源廣泛、獲取便利、制備簡單等多個(gè)方面的因素,同時(shí)還需進(jìn)行預(yù)處理,如去殼、保鮮、冷凍等；第二,將生物細(xì)胞進(jìn)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(tài),細(xì)胞破碎的方法一般會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和要求的差異,選擇不同的方法,必要時(shí)要需要采取細(xì)胞器分離處理并提取；第三,進(jìn)行分離純化處理,也是處理過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),前面2個(gè)步驟都是這一步驟的預(yù)處理階段。一般而言,從生物中提取到的蛋白質(zhì)純度不會(huì)很高,含有較高的雜質(zhì),只有通過分離純化處理,才能真正獲得較高純度的蛋白質(zhì)。

2.2 纖維素MONOLITH材料應(yīng)用效果 在蛋白質(zhì)藥物分離純化過程中,纖維素MONOLITH材料的應(yīng)用主要是,作為親和色譜的固定相角色,提高蛋白質(zhì)藥物分離的效率。纖維素MONOLITH材料的在蛋白質(zhì)藥物分離純化實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)其最大親和、吸附量達(dá)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(duì)于蛋白的物理吸附,純化效率更高。而且經(jīng)過了多次重復(fù)的纖維素MONOLITH材料的應(yīng)用,能夠進(jìn)一步提高其吸附效率,5次重復(fù)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(xiàn)較高的活性,由此可見,纖維素MONOLITH材料極高的重復(fù)利用性能[2]。纖維素MONOLITH材料的應(yīng)用于蛋白質(zhì)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(fù)雜等問題,從而實(shí)現(xiàn)較快速有效地蛋白質(zhì)藥物分離和純化。

結(jié)語

總之,蛋白質(zhì)藥物的發(fā)展到今日,獲得了相關(guān)研究領(lǐng)域的認(rèn)可,但是關(guān)于蛋白質(zhì)藥物的分離和純化工作仍是一項(xiàng)極為困難的工作,仍需要探討研究高水平的分離純化技術(shù)。通過上述研究,發(fā)現(xiàn)纖維素MONOLITH材料應(yīng)用于蛋白質(zhì)藥物分離與純化,其材料應(yīng)用具有較高的親和效率,且通過重復(fù)利用,能夠有效提高蛋白質(zhì)藥物的分離與純化效率,應(yīng)用于蛋白質(zhì)藥物分離與純化工作具有較高的潛力。