首先分离是从无序到有序的过程,热力学第二定律说明从无序到有序的分离过程是一个熵减过程,因此不是一个自发的过程。分离技术不断面临新的挑战和机遇,尤其是随着生物技术的不断发展,越来越多,越来越复杂的生物分子需要进行分离。生物分子具有种类多、结构复杂、稳定性差、浓度低等特点。从简单到只有一个单元的氨基酸,到几十个氨基酸组成的多肽,再到上百个氨基酸组成的三维结构的蛋白,其分子量越来越大,结构也越来越复杂,对环境越来越敏感,也越来越不稳定,因此分离难度也随着分子量的增加而增加。由于多肽及蛋白被广泛地用于生物制药,随着生物制药的快速发展,其分离方法也相对成熟。
病毒相对于宏观世界物质甚至与细菌相比都是极其微小的生物体,但与传统蛋白及核酸生物分子相比,其尺寸又大很多,结构也复杂得多。病毒结构通常由蛋白质组成外衣壳,由核酸组成内芯,因此比蛋白和核酸分子都要复杂很多。病毒尺寸一般在20-100纳米之间,而细菌尺寸一般在1000纳米以上,蛋白分子尺寸往往在10纳米以下。人们只能借助电子显微镜才能看到病毒的结构和形貌。虽然多肽,蛋白,核酸等生物大分子都有成熟的分离纯化方法,但病毒到目前也没有一个比较理想的分离方法。
层析介质粒径大小及均匀性对生物分离的影响
层析介质粒径大小和分布是影响其分离性能很重要的参数之一。粒径越小,分布越均匀,柱效越高,分辨率越高。因此制备精l确的粒径大小及高度的粒径均一性的单分散层析介质一直是业界追求的目标。纳微成功开发出单分散大孔聚合物层析介质可以用于分离生物大分子。纳微单分散层析介质的研发成功不仅填补国内这一领域的空白,也为世界单分散层析介质的发展做出贡献。
高柱床提高抗l体批处理量和生产效率 目前GE 生产的Protein A 软胶占据抗l体分离纯化的90%市场。由于软胶机械强度差,耐压受限(压力小于3公斤),为了防止柱床塌陷,一般柱床只装到15cm高度,严重限制抗l体的生产效率,增加抗l体的生产成本。柱床高不仅可以增加抗l体的批处理量,提供抗l体的生产效率,还可以减少QA及QC等配套人员的工作量,减少纯化系统的数量及设备投资。其实,通过高柱床提高生产效率的方法早在成本更加敏感的胰岛素、白蛋白、多肽等生物药生产上成功实现。但要增加柱床高度,Protein A 介质必须具有高机械强度性能,以满足高柱床高流速下产生的压力。纳微开发的新一代单分散Protein A 介质是以高交联的单分散聚丙l烯酸酯为基质,机械强度高,耐压性能好。因此柱床可以装到40cm以上高度,使得抗l体批处理量及生产效率可以提高一倍以上,不仅减少设备投资及厂房的占用面积,而且大幅度降低生产成本。另外实验证明提高柱床还可以提高介质有效载量和利用率,柱床提高一倍,抗l体上样量至少增加2.2倍(见表)。高柱床可以解决因为上游发酵规模的扩大及蛋白表达量的增加而带来下游分离纯化生产瓶颈的问题。另外软胶放大往往只能通过等高放大,而纳微生产的高机械强度Protein A 可以等保留时间放大。
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