Sartorius Vivaspin®超滤离心管在蛋白浓缩与缓冲液交换中的技术原理与应用

Sartorius Vivaspin®超滤离心管在蛋白浓缩与缓冲液交换中的技术原理与应用

内容简介： 本文聚焦于蛋白质组学、抗体药物研发中频繁涉及的蛋白样品浓缩与脱盐换液需求。文章详细阐述了Sartorius Vivaspin®超滤离心管所采用的切向流过滤（Tangential Flow Filtration）原理、不同截留分子量（MWCO）超滤膜的选择策略，以及其如何高效、温和地实现大体积稀样品的快速浓缩与缓冲液置换。同时分析了其相较于传统透析等方法在效率、样品回收率以及操作简便性方面的显著优势，并介绍了其在抗体纯化、外泌体分离、酶学研究中的具体应用方案。

关键词： 超滤离心、切向流过滤、截留分子量、蛋白浓缩、缓冲液交换

正文：

在生物大分子，尤其是蛋白质和核酸的制备与纯化过程中，浓缩（Concentration）和缓冲液交换（Buffer Exchange）/脱盐（Desalting）是几乎不可避免的关键操作步骤。无论是从细胞培养上清中富集分泌表达的单克隆抗体，还是对纯化后的酶进行换液以进入下一步生化反应，亦或是从复杂体液中分离外泌体，都需要一种能够高效、温和处理样品的方法。传统方法如透析（Dialysis）耗时漫长（通常需要过夜），且容易造成样品稀释；而普通离心超滤管则易因浓差极化（Concentration Polarization）和膜堵塞导致效率骤降。Sartorius Vivaspin®超滤离心管通过其设计，巧妙地应用了切向流过滤（TFF）原理，有效地解决了这些难题。

Vivaspin®的核心在于其超滤膜和样品池的机械设计。与死端过滤（Dead-End Filtration）不同，切向流过滤的特点是样品流动方向与膜表面平行。在离心过程中，样品在Vivaspin®的样品池内受到离心力的作用，但其特殊结构促使液体在流经膜表面时产生一个切向的剪切力（Shear Force）。这个剪切力能够持续“扫过"膜表面，将积聚在膜上的大分子（被截留物）和凝胶层带走，从而极大地减轻了浓差极化现象，维持了膜的通透性（Flux）和长期过滤效率。这使得处理大量样品（可达数十毫升）并浓缩至小体积（可达100 μL以下）成为可能，且整个过程通常在1-2小时内即可完成。

选择合适的截留分子量（Molecular Weight Cut-Off, MWCO）是成功应用超滤技术的关键。MWCO定义为膜能截留90%以上溶质的最小分子量。Sartorius提供从3 kDa到100 kDa等多种规格的Vivaspin®产品：

• 10 kDa MWCO： 适用于大多数抗体（IgG ~150 kDa）和较大蛋白的浓缩与换液，是应用泛的规格之一。

• 30 kDa或50 kDa MWCO： 适用于更大分子量的蛋白复合物或病毒样颗粒。

• 5 kDa或3 kDa MWCO： 适用于小分子蛋白、多肽或核酸的浓缩和脱盐，去除小分子杂质。

其应用场景极其广泛：

• 单克隆抗体药物研发： 在Protein A亲和层析后，通常需要将洗脱峰值的抗体从洗脱缓冲液（如低pH值缓冲液）中转换到中性的PBS或 formulation buffer 中，Vivaspin®可以高效地完成这一步骤。

• 外泌体与病毒分离： 通过选择100 kDa或更大MWCO的膜，可以截留外泌体（50-150 nm）或病毒颗粒，同时滤去过量的蛋白质和核酸杂质，是分离富集这些纳米颗粒的重要工具。

• 酶动力学研究： 在酶纯化后，需要将其置换到特定的反应缓冲液中，以避免原有缓冲液成分对酶活的抑制或干扰。

对于需要频繁进行蛋白样品处理的实验室而言，Vivaspin®是核心耗材。其需求往往是批量且持续的。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。 这种敏捷的供应链服务，确保了科研人员能够及时获得所需规格的Vivaspin®超滤管，保障了蛋白样品制备流程的顺畅进行。

总之，Sartorius Vivaspin®超滤离心管通过其创新的切向流设计，实现了生物大分子样品快速、温和且高效的浓缩与缓冲液交换，是现代生物化学和分子生物学实验室中得力工具。