执业药师考试综合辅导：离子交换层析法(2)

(2)亲水性离子交换剂 亲水性离子交换剂中的基质为一类天然的或人工合成的化合物，与水亲和性较大，常用的有纤维素、交联葡聚糖及交联琼脂糖等。 ① 纤维素离子交换剂 纤维素离子交换剂或称离子交换纤维素，是以微晶纤维素为基质，再引入电荷基团构成的。根据引入电荷基团的性质，也可分强酸性、弱酸性、强碱性及弱碱性离子交换剂。纤维素离子交换剂中，最为广泛使用的是二乙胺基乙基(deae一)纤维素和羧甲基(cm一)纤维素。近年来pharmacia公司用微晶纤维素经交联作用，制成了类似凝胶的珠状弱碱性离子交换剂(deae—sephacel)，结构与deae一纤维素相同，对蛋白质、核酸、激素及其他生物聚合物都有同等的分辨率。目前常用的纤维素交换剂如表6–1所示。离子交换纤维素适用于分离大分子多价电解质。它具有疏松的微结构，对生物高分子物质(如蛋白质和核酸分子)有较大的穿透性；表面积大，因而有较大的吸附容量。基质是亲水性的，避免了疏水性反应对蛋白质分离的干扰；电荷密度较低，与蛋白质分子结合不牢固，在温和洗脱条件下即可达到分离的目的，不会引起蛋白质的变性。但纤维素分子中只有一小部分羟基被取代，结合在其分子上的解离基团数量不多，故交换容量小，仅为交换树脂的1／10左右。 　　　　　　　　　　表6–1离子交换纤维素 交换剂 （简写） 类型 功能基团 交换容量 （毫克当量 /g ） 时宜工作 ph 磷酸纤维素 （ p-c ） 中强酸型阳离子交换剂 — po 3 2- 0.7~7.4 ph<4 磺酸乙级纤维素 （ se-c ） 强酸型阳离子交换剂 — (ch 2 ) 2 so 3 - 0.2~0.3 极低 羟甲基纤维素（ cm-c ） 弱酸型阳离子交换剂 — ch 2 coo - 0.5~1.0 ph>4 三乙基氨基乙基纤维素（ teae-c ） 强碱型阴离子交换剂 — (ch 2 ) 2 n + (c 2 h 5 ) 3 0.5~1.0 ph>8.6 二乙氨基乙基纤维素（ deae-c ） 弱碱型阴离子交换剂 — (ch 2 ) 2 n + h (c 2 h 5 ) 2 0.1~1.0 ph<8.6 氨基乙基纤维素（ ae-c ） 中等碱型阴离子交换剂 — (ch 2 ) 2 n + h 2 0.3~1.0 ecteda 纤维素（ ecte-c ） 中等碱型阴离子交换剂 — (ch 2 ) 2 n + (c 2 h 4 oh) 3 0.3~0.5 ②交联葡聚糖离子交换剂 交联葡聚糖离子交换剂是以交联葡聚糖g–25和g–50为基质，通过化学方法引入电荷基团而制成的。其中交换剂g–50型适用于相对分子质量为 3x104～3x106的物质的分离，交换剂g–25型能交换相对分子质量较小(1x103～5x103)的蛋白质。交联葡聚糖离子交换剂的性质与葡聚糖凝胶很相似，在强酸和强碱中不稳定，在ph＝7时可耐120℃的高热。它既有离子交换作用，又有分子筛性质，可根据分子大小对生物高分子物质进行分级分离，但不适用于分级分离相对分子质量大于2×105的蛋白质。 ③琼脂糖离子交换剂 主要以交联琼脂糖cl–6b (sepharose cl–6b)为基质，引入电荷基团而构成。这种离子交换凝胶对ph及温度的变化均较稳定，可在ph3～10和0～70℃范围内使用，改变离子强度或ph 时，床体积变化不大。例如，deae–sepharose cl–6b为阴离子交换剂；cm–sepharose cl–6b为阳离子交换剂。它们的外形呈珠状，网孔大，特别适用于相对分子质量大的蛋白质和核酸等化合物的分离，即使加快流速，也不影响分辨率。 2．离子交换剂的应用选择 应用离子交换层析技术分离物质时，选择理想的离子交换剂是提高得率和分辨率的重要环节。任何一种离子交换剂都不可能适用于所有的样品物质的分离，因此必须根据各类离子交换剂的性质以及待分离物质的理化性质，选择一种最理想的离子交换剂进行层析分离。选择离子交换剂的一般原则如下： (1)选择阴离子抑或阳离子交换剂，决定于被分离物质所带的电荷性质。如果被分离物质带正电荷，应选择阳离子交换剂；如带负电荷，应选择阴离子交换剂；如被分离物为两性离子，则一般应根据其在稳定ph范围内所带电荷的性质来选择交换剂的种类。 (2)强型离子交换剂适用的ph范围很广，所以常用它来制备去离子水和分离一些在极端ph溶液中解离且较稳定的物质。弱型离子交换剂适用的ph范围狭窄，在ph为中性的溶液中交换容量高，用它分离生命大分子物质时，其活性不易丧失。 (3)离子交换剂处于电中性时常带有一定的反离子，使用时选择何种离子交换剂，取决于交换剂对各种反离子的结合力。为了提高交换容量，一般应选择结合力较小的反离子。据此，强酸型和强碱型离子交换剂应分别选择h型和oh型；弱酸型和弱碱型交换剂应分别选择na型和c1型。