生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用

前言

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，生物產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化日益成為備受人們關(guān)注的問題。在生物制品的生產(chǎn)過程中，制品的分離純化是其重要的組成部分，也關(guān)系著生物制品產(chǎn)業(yè)化的前景。各類生化物質(zhì)，特別是活性大分子的分離純化已成為目前至關(guān)重要的問題。層析技術(shù)是分離純化中對復(fù)雜混合物分離效率較高且應(yīng)用廣泛的一類分離方法。層析分離技術(shù)具有分離效率高、選擇性好、條件溫和等優(yōu)點，適用于多組分復(fù)雜混合物的分離，因此受到越來越廣泛的關(guān)注。日益發(fā)展的層析技術(shù)，種類不斷增多，用途日益廣泛。層析技術(shù)的核心為層析介質(zhì)，即層析柱中使用的填料。填料又稱固定相或分離介質(zhì)，它在層析分離技術(shù)中是矛盾的主要方面。在液相色譜中，無論是哪一種層析方法，分離介質(zhì)的性能都是影響分離效果的首要因素。近年來經(jīng)典的層析介質(zhì)更新?lián)Q代，性能不斷改進(jìn)，已成為具有高通透性、高分辨率、高機械強度的高效分離介質(zhì)；新型分離介質(zhì)不斷涌現(xiàn)，具有新型功能基團(tuán)的離子交換劑、螯合介質(zhì)已用于生化領(lǐng)域；親和層析的基體種類、配基類型日益增多，這些表明層析介質(zhì)取得了長足進(jìn)展。在生化分離應(yīng)用領(lǐng)域中，不但包含有傳統(tǒng)的以天然多糖為骨架的分離介質(zhì)，還包括以剛性的合成高聚物為骨架的介質(zhì)，各具特色的新型介質(zhì)也不斷涌現(xiàn)。層析介質(zhì)的發(fā)展趨勢可以認(rèn)為是以天然大分子為母體的介質(zhì)不斷地改進(jìn)合成工藝，提高性能，使老產(chǎn)品更新?lián)Q代，同時成功地開發(fā)以合成高聚物為骨架的具有優(yōu)異性能的新一代產(chǎn)品。層析介質(zhì)的發(fā)展近年來呈現(xiàn)了一個新的飛躍，目前用于生化領(lǐng)域的層析介質(zhì)品種型號已達(dá)幾百種?！渡蛛x介質(zhì)的制備與應(yīng)用》總結(jié)了近年來生化領(lǐng)域中分離介質(zhì)的合成及應(yīng)用方面的進(jìn)展，不但介紹了國外的系列產(chǎn)品，對我國科技工作者的科研成果也做了系統(tǒng)整理及評述?！渡蛛x介質(zhì)的制備與應(yīng)用》的目的之一，是希望通過《生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用》使從事生化產(chǎn)業(yè)的人員進(jìn)一步了解國內(nèi)外分離介質(zhì)的基本概況及生化領(lǐng)域中各種層析技術(shù)的應(yīng)用；有利于生化分離工藝中介質(zhì)的使用者對分離介質(zhì)的種類、結(jié)構(gòu)、性能、使用方法有更全面的了解，以便于有效地選擇和應(yīng)用介質(zhì)，提高介質(zhì)的使用效果，提高生物制品的產(chǎn)量和質(zhì)量；有利于介質(zhì)的研發(fā)者進(jìn)一步了解生化分離領(lǐng)域?qū)游龉に嚰胺蛛x介質(zhì)各方面性能的需求，以便研制出更有效的新型介質(zhì)；期望《生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用》成為層析技術(shù)使用者與分離介質(zhì)研發(fā)者之間的橋梁，能起到溝通的作用。我國是一個離子交換樹脂生產(chǎn)大國，無論產(chǎn)量、質(zhì)量及生產(chǎn)裝備都達(dá)到了國際先進(jìn)水平，并有相當(dāng)數(shù)量的民族品牌銷往五大洲四五十個國家。在這個基礎(chǔ)上應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)生化分離介質(zhì)，開拓新的生化應(yīng)用領(lǐng)域，為新興的生化產(chǎn)業(yè)提供物質(zhì)基礎(chǔ)，成為生化下游技術(shù)中強有力的支撐產(chǎn)業(yè)?！渡蛛x介質(zhì)的制備與應(yīng)用》的目的之二，是希望廣大的離子交換樹脂行業(yè)的同仁對生化分離工藝及分離介質(zhì)有全面的了解，以便在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步涉入新領(lǐng)域，改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升企業(yè)效益，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，成為生化領(lǐng)域中強有力的支撐產(chǎn)業(yè)?！渡蛛x介質(zhì)的制備與應(yīng)用》的目的之三，是希望成為通用型樹脂的合成、生產(chǎn)與生化分離技術(shù)研究之間的橋梁。通過多種橋梁作用達(dá)到生化應(yīng)用與合成的溝通，通用型樹脂與生化分離介質(zhì)的溝通、協(xié)調(diào)作用，以進(jìn)一步促進(jìn)生化分離工程的發(fā)展?！渡蛛x介質(zhì)的制備與應(yīng)用》介紹了多種分離介質(zhì)的合成路線、基本性能及使用方法，并提供了大量的國內(nèi)外產(chǎn)品的信息、產(chǎn)品牌號及性能，大量的圖表、資料和參考文獻(xiàn)，希望能起到案頭工具書的作用，這是《生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用》的目的之四。《生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用》在匯集國內(nèi)外近年來分離介質(zhì)發(fā)展?fàn)顩r的同時，也介紹了編者所在實驗室——中國科學(xué)院過程工程研究所生化工程國家重點實驗室積累的介質(zhì)合成及分離工藝方面的新經(jīng)驗和新技術(shù)。本實驗室成立于1995年，以生物技術(shù)發(fā)展為研究重點，以生物反應(yīng)、生物分離、生物劑型的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)為主要研究內(nèi)容。多年來在生化分離方面累積了成功的經(jīng)驗，不但進(jìn)行分離過程研究，還對分離介質(zhì)進(jìn)行了全方位的研發(fā)。在引進(jìn)先進(jìn)成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行自主再創(chuàng)新，出現(xiàn)了多種有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型分離介質(zhì)及分離工藝。同時，一支年輕的從事分離介質(zhì)及分離工藝的科研隊伍已經(jīng)形成。重點實驗室開發(fā)的新產(chǎn)品及新技術(shù)在國家生化工程技術(shù)研究中心(北京)進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，部分產(chǎn)品已經(jīng)面市，并獲得了廣泛應(yīng)用?！渡蛛x介質(zhì)的制備與應(yīng)用》涵蓋了凝膠過濾層析、離子交換層析、疏水層析、親和層析、吸附樹脂等多種分離介質(zhì)的制備及應(yīng)用情況，并對我國科技工作者研究的生化層析介質(zhì)做了大量的介紹。還介紹了20世紀(jì)90年代新興的可制備均一粒徑的膜乳化懸浮聚合技術(shù)，分子印跡分離介質(zhì)、擴(kuò)張床分離介質(zhì)、灌注色譜分離介質(zhì)的制備及應(yīng)用，對柱層析用于蛋白質(zhì)折疊復(fù)性等新型的分離介質(zhì)及分離技術(shù)也有詳述。書中還附有大量的文獻(xiàn)資料，供讀者擇需參考。我們相信，《生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用》對從事生化分離領(lǐng)域及分離介質(zhì)研究的專家、學(xué)者、研究人員和工業(yè)生產(chǎn)的工程技術(shù)人員將有所裨益，對其他領(lǐng)域的讀者也有一定的參考價值。《生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用》由王佳興、蘇志國、馬光輝主編。參加編寫的人員還有姚紅娟、周煒清、吳頡、孟慶強、趙嵐、雷建都、鞏方玲。瞿歡歡、曲劍波、郝東霞、畢彩霞、周青竹、衛(wèi)強、張岳玲、王連艷等提供了大量的照片、資料，對此深表謝意。 《生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用》力圖向讀者介紹層析分離的大致輪廓、分離介質(zhì)的整體概況、可應(yīng)用的各種層析技術(shù)、可采用的相關(guān)信息。但面對這一蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域，編寫者深感學(xué)識的不足，也由于時間緊迫，書中疏漏之處，懇請專家、同行及讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書全面介紹了層析技術(shù)的核心問題——層析介質(zhì)，總結(jié)了近年來生化領(lǐng)域中分離介質(zhì)的合成及應(yīng)用成果，也兼顧了層析工藝及介質(zhì)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。    本書主要闡述了凝膠過濾層析、離子交換層析、疏水層析、親和層析等分離介質(zhì)的合成和應(yīng)用實例，并介紹了層析操作過程中的注意事項，列舉了不同類分離介質(zhì)的商品牌號及性能，同時也對我國生化分離介質(zhì)的研究成果作了介紹。本書還介紹了分離介質(zhì)母體——基球的合成方法，并引入了新興的可制備均一粒徑基球的膜乳化一懸浮聚合技術(shù)；最后，本書介紹了柱層析新工藝，如擴(kuò)張床、分子印跡、灌注色譜以及柱層析用于蛋白質(zhì)折疊復(fù)性等新興的分離介質(zhì)及分離技術(shù)，內(nèi)容全面、新穎，實用參考性強。另外，本書各章附有大量的文獻(xiàn)資料，以供讀者擇需參考。    本書適用于從事生化分離領(lǐng)域及分離介質(zhì)研究的科研人員以及相關(guān)領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)的工程技術(shù)人員，對于相關(guān)專業(yè)的師生也有很好的參考價值。

書籍目錄

第一章  緒論  第一節(jié)  柱層析工藝在生物化工中的應(yīng)用    一、柱層析在分離純化工藝中具有的優(yōu)點    二、層析工藝的種類    三、層析工藝的應(yīng)用  第二節(jié)  生化分離介質(zhì)應(yīng)具備的特性    一、生化分離介質(zhì)應(yīng)具備的基本條件    二、生化分離介質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點  第三節(jié)  生化分離介質(zhì)的分類    一、依據(jù)母體骨架基質(zhì)分類    二、依據(jù)層析的分離原理分類    參考文獻(xiàn)第二章  分離介質(zhì)母體——基球的合成  第一節(jié)  懸浮聚合法制備珠體    一、懸浮聚合法    二、單體    三、交聯(lián)劑    四、正相懸浮聚合分散劑種類    五、反相懸浮聚合工藝中分散劑的種類及用量    六、懸浮聚合工藝條件  第二節(jié)  多孔珠體的制備    一、多孔珠體的概念    二、孔結(jié)構(gòu)的表征    三、聚合過程中的孔結(jié)構(gòu)    四、高比表面積珠體的合成方法    五、大孔珠體的應(yīng)用  第三節(jié)  膜乳化-懸浮聚合法制備單分散聚合物微球    一、膜乳化原理、裝置與微球的粒度分布    二、膜結(jié)構(gòu)對分散液滴的影響    三、連續(xù)相與分散相的影響    四、操作條件的影響    五、乳化過程中新乳化粒子形成的原因及解決辦法  第四節(jié)  微球的其他制備方法    一、分散聚合法    二、種子溶脹聚合法    三、蒸餾-沉淀聚合法    參考文獻(xiàn)第三章  凝膠過濾層析介質(zhì)  第一節(jié)  凝膠過濾層析概述    一、凝膠過濾層析的優(yōu)點    二、凝膠過濾層析的基本原理    三、凝膠過濾層析介質(zhì)的特征參數(shù)    四、凝膠過濾層析工藝的常用參數(shù)  第二節(jié)  凝膠過濾層析介質(zhì)的制備    一、凝膠過濾層析介質(zhì)應(yīng)具備的條件    二、凝膠過濾層析介質(zhì)的骨架分類    三、多糖類凝膠過濾層析介質(zhì)的合成    四、合成高聚物珠體的制備  第三節(jié)  凝膠過濾層析介質(zhì)的主要商品牌號    一、葡聚糖系列    二、瓊脂糖系列    三、SuperdexTM系列    四、聚丙烯酰胺系列    五、SephacrylTM系列    六、聚乙烯醇系列    七、Bio—BeadS-X系列    八、丙烯酸酯系列  第四節(jié)  凝膠過濾層析的應(yīng)用    一、凝膠過濾層析的分離方式    二、凝膠過濾層析介質(zhì)的選擇    三、凝膠過濾層析柱的選擇    四、凝膠過濾層析操作中應(yīng)注意的事項    五、凝膠過濾層析的應(yīng)用實例  參考文獻(xiàn)第四章  離子交換層析介質(zhì)  第一節(jié)  離子交換層析概述    一、離子交換層析法    二、離子交換層析介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、分類及命名    三、離子交換基本原理    四、生物大分子的帶電性    五、生化用離子交換劑的特點    六、離子交換層析的操作方式    七、離子交換層析中常用的幾個參數(shù)  第二節(jié)  高聚物骨架離子交換層析介質(zhì)的制備    一、離子交換劑功能基團(tuán)的種類    二、苯乙烯系列離子交換樹脂的制備    三、生化專用苯乙烯系列離子交換劑的制備    四、丙烯酸（酯）系列離子交換樹脂的制備    五、丙烯腈系列離子交換樹脂的制備    六、聚乙烯醇系列離子交換樹脂的制備    七、縮聚型離子交換樹脂的制備    八、螯合樹脂的制備  第三節(jié)  多糖骨架離子交換層析介質(zhì)的合成及牌號    一、多糖系列離子交換劑的合成路線    二、多糖系列離子交換劑的制備    三、纖維素類離子交換劑的主要牌號    四、葡聚糖系列離子交換層析介質(zhì)的主要牌號    五、瓊脂糖系列離子交換層析介質(zhì)的主要牌號  第四節(jié)  離子交換層析的應(yīng)用    一、離子交換劑的選擇    二、離子交換層析操作中應(yīng)注意的問題    三、離子交換層析應(yīng)用實例    參考文獻(xiàn)第五章  疏水層析介質(zhì)  第一節(jié)  疏水層析概述    一、疏水作用原理    二、疏水層析的優(yōu)點    三、疏水層析與反相層析的區(qū)別  第二節(jié)  疏水層析分離工藝的影響因素    一、分離介質(zhì)結(jié)構(gòu)對疏水層析的影響    二、流動相鹽溶液對蛋白分離的影響    三、pH值對疏水層析的影響    四、溫度對疏水層析的影響    五、添加劑對疏水層析的影響    六、蛋白質(zhì)的疏水性對疏水層析的影響  第三節(jié)  疏水層析分離介質(zhì)的制備    一、疏水層析分離介質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)    二、多孔硅膠疏水層析分離介質(zhì)的制備    三、溴化氰活化合成多糖類疏水層析分離介質(zhì)    四、環(huán)氧活化中間體制備多糖類疏水層析分離介質(zhì)    五、直接偶聯(lián)法制備多糖類疏水層析分離介質(zhì)    六、以合成高聚物骨架為母體制備疏水層析分離介質(zhì)    七、以殼聚糖為母體合成疏水層析分離介質(zhì)    八、配基密度的測定    九、常用疏水層析分離介質(zhì)的商品牌號  第四節(jié)  疏水層析分離介質(zhì)的應(yīng)用    一、疏水層析分離介質(zhì)的穩(wěn)定性    二、疏水層析分離介質(zhì)的選擇    三、疏水層析操作中應(yīng)注意的事項    四、疏水層析的應(yīng)用實例    參考文獻(xiàn)第六章  親和層析介質(zhì)  第一節(jié)  親和層析概述    一、親和層析發(fā)展歷史    二、親和層析的原理    三、親和層析介質(zhì)的組成  第二節(jié)  親和層析介質(zhì)的制備    一、溴化氰活化及偶聯(lián)法    二、環(huán)氧活化及偶聯(lián)法    三、高碘酸鹽活化及偶聯(lián)法    四、N-羥基琥珀酰亞胺活化及偶聯(lián)法    五、三嗪活化及偶聯(lián)法    六、甲苯磺酰氯活化及偶聯(lián)法    七、丁二烯砜活化及偶聯(lián)法    八、苯醌活化及偶聯(lián)法    九、其他的活化及偶聯(lián)法    十、親和層析介質(zhì)的商品牌號  第三節(jié)  親和層析的類型    一、生物親和層析    二、免疫親和層析    三、固定化金屬親和層析    四、擬生物親和層析    參考文獻(xiàn)第七章  吸附樹脂  第一節(jié)  吸附樹脂概述    一、吸附樹脂結(jié)構(gòu)特征    二、吸附樹脂的分類    三、影響吸附樹脂性能的因素    四、吸附樹脂的吸附機理    五、吸附樹脂的吸附方程    六、吸附樹脂的特點  第二節(jié)  吸附樹脂的外觀、形態(tài)結(jié)構(gòu)及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的測定    一、吸附樹脂的外觀及形態(tài)結(jié)構(gòu)    二、吸附樹脂孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的測定    三、吸附樹脂孔結(jié)構(gòu)測定應(yīng)注意的問題  第三節(jié)  吸附樹脂的制備    一、影響吸附樹脂孔結(jié)構(gòu)的因素    二、通用型吸附樹脂的制備    三、超高比表面積吸附樹脂的合成    四、極性吸附樹脂的制備    五、縮聚型吸附樹脂的制備    六、碳化樹脂的制備    七、吸附樹脂的商品牌號  第四節(jié)  吸附樹脂的應(yīng)用    一、吸附樹脂使用前的預(yù)處理    二、吸附樹脂的安全性及純度    三、吸附樹脂應(yīng)用中的影響因素    四、吸附樹脂使用中的污染及復(fù)蘇    五、吸附樹脂的應(yīng)用實例    參考文獻(xiàn)第八章  柱層析新工藝及新介質(zhì)  第一節(jié)  擴(kuò)張床吸附技術(shù)    一、擴(kuò)張床吸附技術(shù)簡介    二、擴(kuò)張床的特性    三、擴(kuò)張床的操作    四、膨脹吸附柱的基本性能    五、擴(kuò)張床吸附劑    六、擴(kuò)張床吸附技術(shù)應(yīng)用  第二節(jié)  分子印跡技術(shù)    一、分子印跡聚合物的特點    二、影響分子印跡聚合物性能的因素    三、分子印跡聚合物的制備    四、分子印跡聚合物的應(yīng)用  第三節(jié)  灌注色譜技術(shù)    一、灌注色譜及其介質(zhì)的特點    二、灌注色譜原理    三、灌注色譜介質(zhì)的種類    四、灌注色譜介質(zhì)的制備    五、灌注色譜的應(yīng)用  第四節(jié)  柱層析法進(jìn)行蛋白質(zhì)折疊復(fù)性    一、柱層析法進(jìn)行蛋白質(zhì)復(fù)性的優(yōu)點    二、柱層析法進(jìn)行變性蛋白質(zhì)復(fù)性過程中應(yīng)關(guān)注的問題    三、不同柱層析法進(jìn)行蛋白質(zhì)復(fù)性舉例    參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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《生化分離介質(zhì)的制備與應(yīng)用》適用于從事生化分離領(lǐng)域及分離介質(zhì)研究的科研人員以及相關(guān)領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)的工程技術(shù)人員，對于相關(guān)專業(yè)的師生也有很好的參考價值。

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