解鎖瓊脂糖填料性能優(yōu)化的關鍵密碼
瓊脂糖是線性的多聚物，是一種天然多糖，具有特殊的凝膠性質，基本結構是1,3連結的β?D?半乳糖和1,4連結的3,6?內醚?L?半乳糖交替連接起來的長鏈，其羥基（-OH）和醚鍵（-O-）可通過氫鍵形成交聯(lián)網絡。瓊脂糖在水中一般加熱到90℃以上溶解，溫度下降到35?40℃時形成良好的半固體狀凝膠。瓊脂糖凝膠填料因其具有多孔性、親水性及電中性等特點，且多糖鏈上帶有多個羥基，可被修飾上不同的官能團。瓊脂糖凝膠填料廣泛用于凝膠過濾介質、離子交換介質、疏水層析介質、親和層析介質及金屬螯合層析介質，用于不同物質的分離和純化。瓊脂糖基質的填料對介質分離的優(yōu)勢在于生物相容性好、載量高，化學穩(wěn)定性好，交聯(lián)結構可在pH值為1?14范圍內保持穩(wěn)定、操作簡便靈活、微球交聯(lián)后可耐受較高流速和反壓、適用于多種蛋白質的分離和純化。
瓊脂糖基質填料因其天然凝膠性質俗稱“軟膠”，與聚合物基質（俗稱“硬膠”）相比，具有生物相容性好、非特異性結合低等優(yōu)勢。賽分科技瓊脂糖基質的填料目前在親和層析、復合模式、離子交換層析、疏水層析和體積排阻等各工藝中均有主推產品，以優(yōu)越的產品性能滿足不同層析需求。氫鍵網絡是瓊脂糖基質結構穩(wěn)定性和功能性的核心基礎，氫鍵網絡密度的高低不同對填料性能有著多方面的影響，這些影響既相互關聯(lián)，又相互制約，對于瓊脂糖填料的選擇和應用至關重要。
氫鍵網絡密度的影響
1. 機械強度和剛性
高密度：更密集的氫鍵網絡意味著多糖鏈之間更強的相互作用力，可顯著提高瓊脂糖基質的機械強度和剛性。以此為基質形成的填料更能抵抗壓縮，在中低壓層析（如FPLC）中不易變形塌陷，柱床更穩(wěn)定，反壓增長相對緩慢。
低密度：氫鍵網絡稀疏，凝膠結構相對松散柔軟，機械強度較低。在高流速下容易被壓縮，導致柱床塌陷、流速急劇下降、反壓升高，限制了其在高通量應用中的使用。
2. 孔隙率和孔徑分布
高密度：密集的氫鍵網絡將多糖鏈拉得更緊，使凝膠骨架更“致密”。這通常導致平均孔徑變小，孔隙率降低。對于大分子（如蛋白質、病毒、質粒DNA）的排阻極限（Exclusion Limit）會降低，可分離的分子量范圍上限變小。
低密度：較少的氫鍵意味著多糖鏈之間的空間更大、更松散。這導致平均孔徑變大，孔隙率提高。能夠容納和分離更大的分子，具有更高的排阻極限。
3. 親水性和生物相容性
高密度：氫鍵本身就是親水性的相互作用。高密度的氫鍵網絡意味著瓊脂糖表面暴露了更多的羥基（-OH），其親水性更強。這對于生物相容性非常有利，能最大程度減少蛋白質等生物大分子的非特異性吸附，保持其生物活性，減少變性風險。
低密度：雖然瓊脂糖本身親水，但較低的氫鍵密度可能意味著相對較少的暴露羥基（仍遠高于疏水介質），其親水性和生物相容性依然很好，但理論上是略低于高密度版本。
4. 化學穩(wěn)定性（對修飾和配基偶聯(lián)）
高密度：更緊密的網絡結構可能在一定程度上限制化學試劑（如用于活化或偶聯(lián)配基的試劑）向凝膠內部的擴散和滲透。雖然不影響表面反應，但可能對需要深度修飾或大分子配基偶聯(lián)的效率產生微妙影響。高密度帶來的高剛性使其更能耐受化學處理過程中的應力。
低密度：更開放的網絡結構有利于化學試劑的擴散和滲透，可能有利于某些活化/偶聯(lián)反應的效率，特別是對大分子配基。但較低的機械強度可能使其在劇烈的化學處理過程中更易受損。
5. 動態(tài)結合載量（DBC - Dynamic Binding Capacity）：影響最為復雜，是多種因素的綜合結果
傳質速率：高密度導致的小孔徑會增加傳質阻力，特別是對于大分子溶質。分子擴散進入孔內與配基結合的速度變慢，容易在達到結合平衡前流出色譜柱，從而可能降低DBC（尤其是在高流速下）。
可利用表面積/配基密度：一方面，更致密的結構可能提供更大的內表面積（單位體積內），理論上可以偶聯(lián)更多配基（高配基密度）。但另一方面，小孔徑可能使大分子無法有效接近孔深處的配基（位阻效應）。低密度的大孔徑填料雖然比表面積可能略小，但所有配基位點對大分子更易接近。
流動相流速： 高密度填料允許使用更高的流速而不壓縮柱床，這可以在一定程度上補償其傳質慢的缺點（在相同時間內處理更多樣品）。
6. 分辨率
高密度：小孔徑可能提供更高的理論塔板數(shù)（N）（更小的渦流擴散和更均勻的流路），在分離大小相近的小分子或中等分子時可能有優(yōu)勢，但其分離范圍較窄。
低密度：大孔徑使其適用于分離大分子，但孔徑分布可能相對更寬，理論塔板數(shù)可能略低。其優(yōu)勢在于分離范圍寬。
7. 流速
高密度：高機械強度允許更高的操作流速。
低密度：較低的機械強度限制了最大可用流速（以避免壓縮）。
小結
高氫鍵網絡密度：
優(yōu)點：高機械強度（耐高壓、高流速）、高分辨率（對小分子）、高化學穩(wěn)定性、優(yōu)異親水性/生物相容性。
缺點：孔徑小、孔隙率低（排阻極限低）、對大分子傳質慢（可能導致DBC降低）。
應用：高流速層析、中低壓層析、分離小到中等分子、需要高分辨率和高穩(wěn)定性的應用。
低氫鍵網絡密度：
優(yōu)點：大孔徑、高孔隙率（高排阻極限）、對大分子傳質好（通常DBC高）。
缺點：機械強度低（不耐高壓）、分辨率略低（對小分子）、化學穩(wěn)定性相對弱。
應用：分離大分子（大蛋白、病毒、核酸）、凝膠過濾層析（需要大孔徑時）等。
因此，在選擇瓊脂糖填料時，建議根據具體的應用需求（目標分子大小、所需分辨率、流速要求、壓力限制、載量要求等）來權衡氫鍵網絡密度（通常反映在產品的交聯(lián)度、剛性等級和排阻極限指標上）所帶來的這些相互影響，找到性能最佳的填料。
填料推薦
在填料設計中常常通過引入額外的交聯(lián)劑或與其他聚合物共價連接來增強機械強度，同時嘗試保持或優(yōu)化孔徑和傳質性能，以突破傳統(tǒng)瓊脂糖的局限性。賽分科技的Protein A親和填料MabPurix A系列（如MabPurix A65 Excel，MabPurix Infinite A等），在保持高親水性的同時，兼具高載量、反壓低等優(yōu)勢，在抗體藥物和含有Fc片段的重組蛋白類生物大分子的分離純化中廣泛適用。陰離子交換填料Agarosix HC90-Q，高載量和極好的生物相容性，具有優(yōu)越的HCP去除能力、高柱效和高回收率，適用于抗體、重組蛋白、寡核苷酸等多種生物樣品的分離和純化。陽離子交換填料Agarosix HC75-S，高交聯(lián)基球的基架使其具有良好的壓力/流速特性，兼具高載量、高分辨率和高回收率優(yōu)勢，可廣泛應用于單抗、雙抗、融合蛋白等生物分子的精細純化或中度純化階段。
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注：包裝規(guī)格為1L，5 L, 10 L, 50 L，預裝柱規(guī)格為1 mL, 4.2 mL, 5 mL
