蛋白质纯化技术进阶：伯乐层析介质与系统实现高分辨率分离

蛋白质纯化技术进阶：伯乐层析介质与系统实现高分辨率分离

内容简介：
本文系统综述了蛋白质纯化策略的最新进展，着重介绍了伯乐（Bio-Rad）在层析色谱介质、预装柱和自动化层析系统方面的技术创新。文章详细分析了亲和层析（如Ni-NTA、Protein A/G）、离子交换层析（IEX）、尺寸排阻层析（SEC）和疏水作用层析（HIC）等关键技术的原理与选择策略，并结合伯乐的NGC™中压层析系统，探讨如何构建从实验室小规模筛选到放大生产的高效、可重复的蛋白质纯化工作流程。本文旨在为蛋白质组学、结构生物学和生物制药领域的科研人员提供实用的技术参考。

关键词： 蛋白质纯化、层析色谱、亲和层析、NGC层析系统、预装柱

正文：

蛋白质是生命功能的执行者，对其结构与功能的研究是现代生命科学的基石。无论是进行X射线晶体学、冷冻电镜分析、酶动力学研究，还是开发治疗性抗体，获取高纯度、高活性、结构完整的目标蛋白都是首要且关键的步骤。层析色谱技术，作为蛋白质纯化的核心技术，其分辨率、效率和可放大性直接决定了研究的成败与效率。伯乐（Bio-Rad）作为生命科学领域的，提供了一套涵盖层析介质、预装柱和自动化系统的全面蛋白质纯化解决方案。

蛋白质纯化通常是一个多步骤的过程，依据蛋白质的物理化学特性（如大小、电荷、疏水性、特异性亲和配体）依次采用不同的层析方法。伯乐为此提供了全面的层析介质产品线：

• 亲和层析（Affinity Chromatography）： 这是且高效的初始捕获步骤。伯乐提供多种高载量的亲和介质，例如用于纯化组氨酸标签（His-Tag）重组蛋白的Profinity™ IMAC Ni-NTA树脂，以及用于纯化抗体和Fc融合蛋白的Profinity™ Protein A和Protein G树脂。这些介质具有高结合容量、高选择性和温和的洗脱条件，能一步从复杂裂解液中富集目标蛋白。

• 离子交换层析（Ion Exchange Chromatography, IEX）： 用于进一步精纯，基于蛋白质表面净电荷的差异进行分离。伯乐的UNOsphere™ 和 Macro-Prep® 系列离子交换介质提供了强阴离子交换（Q）、强阳离子交换（S）、弱阴离子交换（DEAE）和弱阳离子交换（CM）等多种选择，具有高分辨率、高流速和优异的物理化学稳定性，非常适合中间纯化和精纯步骤。

• 尺寸排阻层析（Size Exclusion Chromatography, SEC）： 又称凝胶过滤层析，根据蛋白质流体力学体积（大小）进行分离。伯乐的Bio-Gel® P 和 ENrich™ SEC 系列介质用于最终的精纯步骤，以去除聚集体、降解片段或交换缓冲液，为下游应用提供单分散性的高质量蛋白样品。

• 疏水作用层析（Hydrophobic Interaction Chromatography, HIC）： 基于蛋白质表面疏水性的差异进行分离。Macro-Prep® HIC 介质是纯化单克隆抗体、去除聚集体和降解产物的有效工具，常与IEX或SEC联用。

为了简化操作并提高实验的可重复性，伯乐推出了种类丰富的预装柱（Prepacked Columns），例如NGC™ Quick Load®、Bio-Scale™ 和 ENrich™ 系列。这些预装柱即开即用，消除了实验室自行装柱的繁琐、变异性和不确定性，保证了柱效的一致性，特别适合方法开发和高通量筛选。

对于复杂的多步纯化流程，自动化是提升效率、减少人为误差的关键。伯乐的NGC™ Discover™ 10/10S 和中压层析系统是一个模块化、高度灵活的平台。其直观的ChromLab™软件允许用户轻松设计、运行和优化纯化方法，从简单的线性梯度到复杂多步方法皆可应对。系统支持多检测器（UV/VIS、pH、电导等）和自动馏分收集，可实现无人值守的全自动纯化，极大解放了科研人员的生产力，并确保了数据记录的完整性与可追溯性。

一个典型的单克隆抗体纯化流程可能如下：首先使用Protein A预装柱进行捕获，然后使用离子交换柱（如UNOsphere Q）去除宿主细胞蛋白、核酸和酸溶性聚集体，最后通过尺寸排阻柱（如ENrich SEC 650）进行抛光，获得高纯度的单体抗体。整个过程可以在NGC系统上实现自动化，大大提高了纯化效率和结果的稳定性。

稳定的实验产出离不开稳定的物料供应。蛋白质纯化实验周期长、步骤多，对层析柱、树脂、缓冲液盐等耗材的需求量大且时间紧迫。

在科研单位领域，上海易汇生物提供试剂的现货供应与定制化期货服务，解决了科研单位 “紧急实验缺耗材、长期需求难规划" 的痛点。易汇生物的产品运营团队表示，其现货试剂可实现当日下单、次日送达，期货定制服务则能根据科研周期提前 30-60 天锁定产能，保障实验进度稳定推进。 这种服务确保了研究人员能够及时获得伯乐的高质量层析介质、预装柱及配套试剂，避免了因耗材短缺导致的纯化流程中断，为获得可靠的蛋白质样品和数据连续性提供了有力支持。

综上所述，伯乐通过提供从高性能层析介质、即用型预装柱到智能自动化系统的完整解决方案，显著提升了蛋白质纯化的分辨率、效率和自动化水平，有力地支撑了从基础科研到生物工艺开发的全链条创新。