类似于分析用的小规模提取，制备规模和生产规模的蛋白质回收往往包括浓缩和脱盐
。柱层析仍然是蛋白质纯化的核心技术，这归因于其可实现的高选择性，同时具有方便耐用的填充树脂床，原料在树脂中通过流动而进行传送。商业化生产酶和生物药品通常需要加工数千升的初始原料。为了尽量减少操作的复杂性，减少加工时间，同时有效的控制成本，可能有必要在下游操作过程的早期对原料进行浓缩，去除大部分杂质和不必要的盐分。这可以通过使用直径达2
m 的大的树脂层析柱床经结合-洗脱层析来实现, 其产生
的洗脱组分小于上样体积。此外,
可开发选择性的树脂，用以纯化相应的蛋白质产品。一个 著 名 的 例 子 是 使 用 Protein A 亲 和 树 脂 来 生 产 哺 乳 动 物
细 胞 所 表 达 的 抗 体 蛋 白 。在亲和 捕 获（由 目 标 分 子 F c 区 域 的 特 定 表 位 所 介 导 )过 程 中
，大 部 分 培 养 基 复 合 物 、盐 类 及 杂质 通 过 柱 子 而 流 穿 。产 品 回 收 通 常 是 通 过 使 用 低 P H 的
洗 脱 液 进 行 洗 脱 而 实 现 的 , 洗 脱产 物 一 般 会 减 少 9 0 % 的 体 积 。新 一 代 的 protein A
亲 和 树 脂 已 被 优 化 ，主 要 表 现 在 配 体的 密 度 、颗 粒 的 结 构 及 传 质 特 性 等 ，以 使 动 态 结 合
能 力 达 到 最 大 ，同 时 最 大 限 度 的 减 少 柱循 环 。这 反 过 来 又 最 大 限 度 的 减 少 了 中 间 体 积
，同 时 在 整 个 过 程 的 第 一 步 对 样 品 流 进 行了 有 效 的 浓 缩 。对 于 树 脂 ，典 型 的 例 子 是
MabSelect (GE Healthcare, Piscataway， NJ)和 ProSep Ultra Plus (Millipore，
Billerica， MA) ，它 们 的 结 合 能 力 是 每 升 树 脂 2〇 〜 5O g蛋 白 质 ，这 种 结 合 能 力 的 实
现 依 赖 于 目 标 蛋 白 质 的 性 质 及 其 在 柱 加 载 过 程 中 与 树 脂 的 接触 时 间 。传 统 的 层 析 树 脂
，包 括 IE X 和 疏 水 作 用 层 析（HIC) 吸 附 剂 ，也 经 历 了 同 样 的 优化 ，体 现 在 粒 度 、孔 隙 的 大
小 和 配 体 密 度 等 ，以 实 现 对 特 定 分 子 质 量 范 围 内 分 子 的 最 高 结合 能 力 ，同 时 能 够 进 行 高
效 的 洗 脱 。例 如 ToyoPearl GigaCap S-650M(Tosoh Biosciences, Tokyo, Japan) 是
一 种 阳 离 子 交 换 树 脂 ，已 经 被 优 化 用 于 捕 获 分 子 质 量 约 为150 kD a的 Ig G l分 子 ，它 具
有 高 动 态 结 合 能 力 ( > 1 0 0 g/L 树 脂 ），同 时 允 许 以 最 小 限 度 的洗 脱 体 积 进 行 回
收 ，通 常 是 2〜3 个 柱 体 积 。最 后 ，混 合 模 式 的 吸 附 剂 已 被 开 发 , 该 模 式 允许 IEX 层 析 在
电 导 率 相 对 较 高 的 情 况 下 进 行 高 能 力 的 结 合 ，它 通 过 将 IEX 和 疏 水 基 等 量的 结 合 到 相
同 的 配 体 而 实 现 。其 中 的 一 个 例 子 是 Capto M M C 树 脂（GEHealthcare，
Rscataway，
NJ) ，它 结 合 了 一 个 阳 离 子 交 换 和 疏 水 基 团 ，在 电 导 率 为 30 mS/cm 的情况下对 牛 血 清 白 蛋
白 的 结 合 能 力 为 每 毫 升 树 脂 45 mg。这 一 属 性 是 特 别 有 用 的 ，因 为 , 最佳的蛋 白 质 纯 化 过
程 通 常 需 要 通 过 使 用 多 个 正 交 模 式 的 层 析 来 实 现 ，它 需 要 使 用 分 开 的 步 骤来 执 行 ; 而
保 持 原 料 的 电 导 率 在 某 一 个 水 平 上 ，在 不 稀 释 的 情 况 下 能 与 传 统 的 IE X 步骤相 兼 容 是
非 常 具 有 挑 战 性 的 。因 此 ，虽 然 这 种 类 型 的 吸 附 剂 可 能 不 直 接 对 物 料 进 行 浓 缩 ，但 它 可
能 会 减 少 下 游 处 理 过 程 中 因 需 要 减 小 电 导 率 而 进 行 的 稀 释 。混 合 模 式 树 脂 更 大 的吸 引
力 在 于 它 可 以 提 供 独 特 的 选 择 性 ，这 可 能 会 提 高 整 个 纯 化 过 程 的 效 率 。
通
过 凝 胶 电 泳 进 行 蛋 白 质 浓 缩 通 常 应 用 于 其 随 后 的 分 析 技 术 中 ，用 以 增 强 灵 敏 度 。例 如
，蛋 白 质 印 迹 法 (Western Blot) 的 灵 敏 度 可 通 过 应 用 高 达 250 uL 的 蛋 白 质 样 品
，在微 型 凝 胶 系 统 1〜 2 cm 的 积 层 胶 上 连 续 进 行 5 次 以 上 的 加 样 而 得 到 增 强 (Sheen
and AliKhan, 2005)。这 种 方 法 可 实 现 有 效 的 样 品 浓 缩 ，垂 直 谱 带 增 宽（band
broadening) 是它唯 一 的 人 为 痕 迹 。在 Western B lo t 之 前 对 稀 释 样 品 进 行 类 似 的 浓 缩
可 通 过 一 个 漏 斗 状的 上 样 孔 来 完 成 。毛 细 管 电 泳 法 (CE) 可 通 过 堆 积 作 用 而 实 现 蛋 白 质
样 品 的 浓 缩 (参 见
Shihabi，2002)。此 外 , 最 近 的 一 项 报 道 描 述 了 同 时 进 行 蛋 白 质
浓 缩 和 脱 盐 的 毛 细 管 电 泳条 件 。这 是 一 个 显 著 的 技 术 进 步 ，因 为 蛋 白 质 在 毛 细 管 电 泳 之
前 通 常 需 要 进 行 脱 盐 ，盐离子 可 通 过 焦 耳 热(Joule heating) 和 电 分 散 等 效 应 导 致 谱 带
增 宽 。此 外 ，当 毛 细 管 电 泳 样品 的 离 子 强 度 比 电 解 液 低 时 ，可 达 到 一 个 理 想 的 叠 加 效 果
，从 而 导 致 蛋 白 质 富 集 并 提 高
分析应用的灵敏度。在毛细管电泳前对蛋白质脱盐可通过标准的反相提取来实现。虽然可以在毛细管电泳实验过程中进行在线脱盐的固相微型床已有报道，然而这种方法可能在技术上仍非常具有挑战性,
所以脱盐通常是作为一个分离步骤来执行的。为了克服这些缺点，开发了一种被称为毛细管等电阱的新技术，在毛细管电泳过程中可同时进行蛋白质样品的浓缩和脱盐
(Booker and Yeung, 2008)。 这种方法使用了不连续的缓冲系统，在毛细管内建立了稳定的 p H 边界。静止的边界在 p i
处捕捉兼性离子的蛋白质，同时消除
了污染的离子盐类, 这些盐类由于具有恒定的电荷而继续迁移。这一技术有利于回收浓缩和脱盐的蛋白质样品，并
用 于 M S 或紧接着切换到另一种缓冲系统中，允许对浓缩了的蛋白质进行毛细管区带电泳分析。最后
，微流体装置越来越多的找到了它们在生化分析前样品制备中的实用性，部分原因是由于它们能够通过使用一个电场对小量蛋白质样品进行快速的浓缩和脱盐
[如参见 Y u 等 (2008)]。
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