纯化小技巧 | 装柱第一步：从选择合适的装柱溶液开始

层析柱的柱效会显著影响离子、疏水和分子筛等高分辨率纯化步骤的分离效果，通常从理论塔板数和对称性两个维度评价，其中对称性可以反应层析柱压缩得太紧或者太松，而理论塔板数则主要受到层析柱装填是否均匀的影响。实际应用中，对于理论塔板数较高而对称性较差的层析柱，可以通过调整压缩比和柱头高度进行改善，而对于理论塔板数较差的层析柱，调整压缩比和柱头高度很难进行改善。

想要获得较高的理论塔板数，最重要的是填料颗粒在柱内均匀有序的排列。液体在流经均匀填充的柱床时，液流分布均匀，轴向传质一致性高，峰形窄而集中。在装柱过程中，填料良好的分散和稳定的沉降是颗粒均匀排列的前提。

图片1(1).png

图1：装填均匀与不均匀层析柱液流与柱效示意图

装柱溶液的重要作用

合适的装柱溶液，在保持层析填料稳定性的同时，能够有效抑制层析填料之间的相互作用，包括基于疏水等作用方式的聚集、静电相互作用的排斥；也能够减少填料在层析柱等硬件的吸附；同时可以使填料有合适的沉降速度，防止过快沉降造成柱床的不均一。

不同类型填料的常规装柱溶液选择

目前生物制药领域使用的填料，以琼脂糖基质为主，基质亲水性好、密度与水接近，通常情况该类填料可以使用水作为装柱溶液。聚合物基质的填料，基质本身有较强的疏水性，通过良好的亲水性改造后，也可以使用水作为装柱溶液，但通常使用水装柱的柱效显著低于盐溶液装柱，一般推荐使用0.1M及以上浓度的NaCl进行装柱。羟基磷灰石由于自身稳定性问题，不适合使用纯水进行装柱，推荐使用20mM PB+0.15M NaCl, pH 7.4缓冲液进行装柱。对于特殊基质的层析介质，应参考供应商的推荐选择合适的装柱溶液。

实验室规格层析柱装填时，受到水表面张力等影响，填料易吸附到玻璃柱管内壁，影响分散和沉降，可以加入一定比例的乙醇（比如20%）进行改善。

图片2.png

图2：使用水装填羟基磷灰石的流出液体状态

特殊情况下的装柱溶液优化选择

当受到设备等条件限制，使用默认装柱溶液无法获得较高塔板数时，可以从抑制层析填料之间的相互作用的角度出发，选择合适的装柱溶液。对于离子交换填料，使用盐溶液装柱可以有效屏蔽填料的静电作用；疏水层析装柱时加入一定比例的有机溶剂，通常是乙醇或者甲醇，能够有效避免填料的聚集；某些聚合物基质的离子交换填料，装柱溶液可以选择含有一定浓度有机溶剂的盐溶液进行装柱，同时抑制填料之间的疏水和静电作用，该溶液也可以用于复合模式层析介质的装柱。

表1更新.png