(二)凝膠
凝膠是由膠體溶液凝結而成的固體顆粒狀物質,其內部都具有很微細的多孔網狀結構。目前市場上供應的色譜用凝膠主要有交聯葡凝聚糖、交聯聚丙稀酰胺以及瓊脂糖等。
交聯葡聚糖,瑞典出品商品名稱為Sephadex,國產商品名稱為Dextran,它是由葡聚糖(右旋糖苷)和甘油通過醚橋(—O—CH2—CHOH—CH2—O—)相交聯而成的多孔性網狀結構,制備葡聚糖凝膠所用的交聯劑為3氯-1.2—環氧丙烷()由于交聯度的不同,
Sephadex顆粒孔隙大小也不同,按交聯程度大小,Sephadex可以分成不同的型號,交聯度大的孔隙小吸水少,膨脹也少,用于小分子量物質的分離,交聯度小的孔隙大吸水多,膨脹也大,適用于大分子物質的分離。交聯度可用“吸水量”表示,即每克干凝膠所吸收的水份重量,用這個量比較交聯度的大小。商品凝膠的型號采用“吸水量”(水容值)的10倍數字來表示。例如每克凝膠吸水量為2.5克即定為G—25型,見表2-2。
表2—2葡聚糖凝膠(G)類的技術數據
| 型號 | 分離范圍(分子量) |
吸水量 克/克干凝膠 |
膨脹體積毫升/克干凝膠 | 浸泡時間(小時) | ||
| 蛋白質 | 多糖 | 20~25℃ | 90~100℃ | |||
| G—10 | <700 | <700 | 1.0±0.1 | 2~3 | 3 | 1 |
| G—15 | <1500 | <1500 | 1.5±0.2 | 2.5~3.5 | 3 | 1 |
| G—25 | 1000~5000 | 100~5000 | 2.5±0.2 | 4~6 | 3 | 1 |
| G—50 | 1500~30000 | 500~10000 | 5.0±0.3 | 9~11 | 3 | 1 |
| G—75 | 3000~70000 | 1000~50000 | 7.5±0.5 | 12~15 | 24 | 3 |
| G—100 | 4000~150,000 | 1000~100,000 | 10±1.0 | 15~20 | 72 | 5 |
| G—150 | 5000~400,000 | 1,000~150,000 | 15±1.5 | 20~30 | 72 | 5 |
| G—200 | 5000~800,000 | 1000~200,000 | 20±2.0 | 30~40 | 72 | 5 |
(三)凝膠色譜的特點及其應用:
凝膠色譜與其它色譜比較具有以下特點:(1)由于凝膠色譜是按分子大小不同而分離,洗脫劑種類不影響洗脫效果,所以可以保證在溫和條件下洗脫,不會引起生物物質的變性失活;(2)凝膠色譜中無需改變洗脫液成分或種類。一次裝柱后凝膠可反復使用,而且每次洗脫過程即是凝膠的再生過程。(3)實驗具有高度的重復性,回收樣本幾乎可達100%,既可用于大樣本制備,亦可用于小樣品的分析。所以應用廣泛。
凝膠色譜法的應用:
(1)作為分析工具:
分子量相差比較大的混合物可以用凝膠色譜進行分析。在凝膠色譜的基礎上配合使用紙色譜或薄層色譜法可以鑒別出各個析離成分。
(2)作為脫鹽工具:
高分子(如蛋白質核酸、多糖等)溶液中的鹽類雜質可以借助凝膠色譜法將其除去,這一操作稱為脫鹽,凝膠色譜法脫鹽速度快而完全,而且蛋白質、酶類等成分在分離過程不易變性。
葡聚糖凝膠SephadexG-25因流動阻力小交聯度適宜,常用于蛋白質溶液的脫鹽。
進行蛋白質樣品的脫鹽,應注意蛋白質溶液在去除電解質后,因溶解度顯著下降以致成為沉淀物析出,從而被吸附在柱上不能洗脫下來。解決辦法是,先使用有揮發性鹽類如甲酸銨、醋酸銨等緩沖液洗脫,取得洗脫液后再用冷凍干燥法除去揮發性鹽類。
(3)高分子溶液的濃縮:
干燥的葡聚膠顆粒內部有總值等于Vi的孔隙容積。當把干燥的凝膠顆粒投入稀的高分子溶液時,水分和低分子物質就會進入凝膠粒子內部的孔隙直到充滿為止,而高分子物質則排阻于凝膠顆粒之外,因此經幾十分鐘后,通過離心或過濾,就可以分離出膨脹的凝膠顆粒得到濃縮了的高分子溶液,其中離子強度和pH直都保持不變。這種濃縮方法特別適用于不穩定的生物高分子溶液的濃縮。
(4)用于去除熱原物質:
熱原物質是微生物產生的某些使人發熱的物質,如某些多糖蛋白質復合物等,用凝膠處理去離子水,可以得到適于制備注射劑的無熱原水。
5)用于測定高分子物質的分子量
用一系列已知分子量的標準樣品放入同一凝膠色譜柱內,令其在同一條件下進行凝膠色譜分離,記下每一種成分的洗脫體積,并以洗脫體積對分子量的對數作圖,在一定分子量范圍內,可得一直線這就是分子量的標準曲線。
測定未知物的分子量時,可將此樣品加在測定標準曲線的凝膠柱內,洗脫后,根據此物的洗脫體積可在標準曲線上查出它的分子量。用這種方法測定高分子量時,不需要復雜的儀器設備,操作簡便,樣品用量少,有一定的實用價值。
(6)用于物質的分離提純
凝膠色譜法已廣泛應用于酶、蛋白質、氨基酸、核酸、核苷酸、多糖、激素、抗菌素、生物堿等物質的分離提純,尤其在和其他技術配合應用效果更為顯著。