高密度聚乙烯亞胺修飾介質(zhì)提高蛋白質(zhì)吸附容量和吸附速率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高密度聚乙烯亞胺修飾介質(zhì)提高蛋白質(zhì)吸附容量和吸附速率的方法；該介質(zhì)為平均粒徑50-170μm的瓊脂糖凝膠顆粒表面通過環(huán)氧基間隔臂修飾高密度聚乙烯亞胺（PEI）的介質(zhì)。其制備方法為采取環(huán)氧氯丙烷活化色譜基質(zhì)，活化介質(zhì)與PEI中氨基反應(yīng)完成配基的偶聯(lián)。該色譜介質(zhì)在離子強(qiáng)度從0.01–1mol/L的范圍內(nèi)對(duì)蛋白質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附能力，表現(xiàn)出了較高的吸附容量和吸附速率；同時(shí)，蛋白質(zhì)的吸附表現(xiàn)出較好的鹽濃度耐受性，保證了料液無需預(yù)處理而直接與色譜介質(zhì)接觸快速捕獲的目標(biāo)蛋白質(zhì)。該介質(zhì)在蛋白質(zhì)高效快速分離純化中將有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】高密度聚乙烯亞胺修飾介質(zhì)提高蛋白質(zhì)吸附容量和吸附速率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高密度聚乙烯亞胺修飾介質(zhì)在提高蛋白質(zhì)吸附容量和吸附速率中的應(yīng)用，屬于生物【技術(shù)領(lǐng)域】中的蛋白質(zhì)色譜分離技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯亞胺(poly (ethylenimine), PEI)是一種價(jià)格低廉、毒性低、帶有支狀結(jié)構(gòu)的長鏈陽離子聚電解質(zhì)。PEI聚合物分子中伯、仲、叔胺的理論比例為1:2:1，完全質(zhì)子化時(shí)電荷密度可達(dá)23.3mEq/g,是目前電荷密度最高的物質(zhì)。PEI在較寬的pH值范圍內(nèi)都帶正電荷，可以可逆性吸附帶負(fù)電荷的物質(zhì)。PEI具有較好的生物相容性，已廣泛地應(yīng)用于基因轉(zhuǎn)移和生物制品的分離純化，例如提取肝素、移除細(xì)菌內(nèi)毒素等。近年來，研究者發(fā)現(xiàn)PEI有利于保持酶的活性及增加穩(wěn)定性，因此也將PEI偶聯(lián)于多種基質(zhì)上用于a -半乳糖苷酶、
葡糖苷酶、乙醇脫氫酶等多種酶的固定化。另外，由于PEI的電荷密度極高，PEI修飾介質(zhì)在促進(jìn)同電荷溶菌酶氧化復(fù)性中也有較好的應(yīng)用。這些發(fā)現(xiàn)均表明，PEI非常適用于活性蛋白質(zhì)的分離純化，為PEI應(yīng)用于蛋白質(zhì)色譜分離純化中提供基礎(chǔ)。
[0003]PEI分子量較大，含有大量高反應(yīng)活性的伯氨基團(tuán)，容易與色譜基質(zhì)偶聯(lián)而獲得高PEI接枝密度的色譜介質(zhì)。此外，PEI含有大量可用于離子交換的伯、仲、叔胺基團(tuán)，因此可直接合成高離子交換容量的接枝型離子交換劑，而無需后續(xù)配基偶聯(lián)反應(yīng)。因此，PEI十分適用于色譜基質(zhì)的接枝修飾。
[0004]然而，目前對(duì)PEI修飾介質(zhì)在蛋白質(zhì)吸附中的應(yīng)用主要集中于通過PEI改性羥基磷灰石以改變蛋白質(zhì)在色譜柱上的保留行為、修飾色譜基質(zhì)通過固相萃取捕獲蛋白質(zhì)。此夕卜，目前用于蛋白質(zhì)捕獲的PEI修飾介質(zhì)，其蛋白質(zhì)捕獲量均較低，且PEI修飾量未知。尚未有研究涉及在色譜基質(zhì)上接枝修飾PEI以改變蛋白質(zhì)在離子交換劑上的吸附容量和吸附速率。
[0005]雖然，研究者們也已經(jīng)開發(fā)了一系列的聚合物接枝修飾介質(zhì)應(yīng)用于提高蛋白質(zhì)的吸附容量和傳質(zhì)速率。然而，這些接枝型介質(zhì)多是通過先在基礎(chǔ)介質(zhì)上連接不帶電的葡聚糖、聚甲基丙烯酸酯等中性長鏈聚合物，再偶聯(lián)較短的離子交換配基而得到的。這類介質(zhì)修飾方法需要兩步偶聯(lián)反應(yīng)，合成工藝較為復(fù)雜。同時(shí)，葡聚糖價(jià)格昂貴，介質(zhì)合成成本較高，而聚甲基丙烯酸酯的單體毒性較大，合成危險(xiǎn)性較大。此外，這些接枝型介質(zhì)的操作范圍較窄，通常只能在較低鹽濃度的環(huán)境中使用。
[0006]本專利即為將高密度聚乙烯基亞胺修飾的色譜介質(zhì)應(yīng)用于蛋白質(zhì)的快速高效吸附中，該介質(zhì)同時(shí)具有高吸附容量和高傳質(zhì)速率，應(yīng)用范圍寬，合成工藝簡單，成本低廉，生物相容性好，安全低毒。因此，高密度聚乙烯基亞胺修飾介質(zhì)非常適用于蛋白質(zhì)的快速高效吸附中。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，進(jìn)而提供一種高密度聚乙烯亞胺修飾介質(zhì)提高蛋白質(zhì)吸附性能。上述介質(zhì)不但具有較高的吸附容量，同時(shí)具有較快的傳質(zhì)速率，而且也可在較寬的鹽濃度范圍內(nèi)使用。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0009]一種用高密度聚乙烯亞胺修飾介質(zhì)提高蛋白質(zhì)吸附容量和吸附速率的方法，該介質(zhì)為平均粒徑50-170 y m的瓊脂糖凝膠顆粒，表面通過環(huán)氧基間隔臂修飾高密度聚乙烯亞胺(PEI)的介質(zhì)。
[0010]上述高密度PEI修飾色譜介質(zhì)的結(jié)構(gòu)表達(dá)如下:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種高密度聚乙烯亞胺修飾介質(zhì)，其特征是該介質(zhì)為平均粒徑50-170 u m的瓊脂糖凝膠顆粒表面通過環(huán)氧基間隔臂修飾高密度聚乙烯亞胺PEI的介質(zhì)； 上述高密度PEI修飾色譜介質(zhì)的結(jié)構(gòu)表達(dá)如下:


2.權(quán)利要求1的高密度聚乙烯亞胺修飾方法，其步驟如下: 1)介質(zhì)的環(huán)氧化反應(yīng) 將平均粒徑為50-170 的瓊脂糖凝膠的介質(zhì)，加入到二甲基亞砜中，制備介質(zhì)懸浮液，二甲基亞砜體積用量為介質(zhì)體積量的2倍；再向上述介質(zhì)懸浮液中加入環(huán)氧氯丙烷，環(huán)氧氯丙烷體積與介質(zhì)體積相等，混合制得混合懸浮液；向混合懸浮液中加入濃度為.1.0mol/L的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液體積為介質(zhì)體積的2倍，置于20-35°C的恒溫水浴，120-200rpm活化l_4h，之后用去離子水沖洗介質(zhì)至無游離環(huán)氧氯丙烷，制得活化介質(zhì)； 2)活化介質(zhì)的PEI偶聯(lián) 將上述活化介質(zhì)加入到PEI水溶液中，PEI水溶液濃度1- 25%、體積與介質(zhì)體積相等；介質(zhì)懸浮液置于20-35°C的恒溫水浴，在120-200rpm下混合1- 12h，向上述PEI充分?jǐn)U散的介質(zhì)懸浮液中加入體積為介質(zhì)體積的0.1 - 2倍、濃度為0.1 - 2mol/L的氫氧化鈉溶液后，置于20-35°C和120-200rpm下反應(yīng)2 -60h ;反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)去離子水反復(fù)沖洗至中性后，加A 0.5g/L硼氫化鈉溶液中，在室溫反應(yīng)12h還原介質(zhì)表面殘留環(huán)氧基，還原后的介質(zhì)再經(jīng)離子水反復(fù)沖洗后，制得高PEI接枝密度的離子交換劑。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是介質(zhì)的離子交換容量為100- 1230mmol/L。
【文檔編號(hào)】B01J20/286GK103586009SQ201310547177
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】孫彥, 余林玲, 史清洪 申請人:天津大學(xué)