“?本文以賽多利斯超濾產(chǎn)品線為例介紹了超濾的應用和超濾膜的選擇。”
? ? ? ? ? ? ? ? ? 本文2549字,閱讀完畢大約需要十分鐘。
01
—
超濾的應用
超濾(Ultrafiltration)是一種膜分離技術(shù)，它的特點是使用不對稱多孔膜，根據(jù)分子的大小來分離溶液中的大分子物質(zhì)與小分子物質(zhì)。超濾尤其適用于大分子溶液的濃縮、不同種類分子的純化以及溶劑交換等。超濾法是一種溫和的、非變性的物理方法，比其它分離方法具有效率更高、更靈活的優(yōu)點。
超濾法的典型應用
-
對蛋自質(zhì)、酶、DNA、單克隆抗體、免疫球蛋白進行濃縮和脫鹽 -
藥物、激素分析 -
從PCR擴增的DNA中去除引物 -
去除標記的氨基酸和核苷酸 -
HPLC樣品制備 -
樣品的除蛋白 -
從生物體液、發(fā)酵肉湯培養(yǎng)基中純化抗生素、激素、藥物 -
從細胞懸液、裂解液中回收生物分子對蛋白質(zhì)、酶、細胞、DNA、生物分子、抗體和免疫球蛋白進行常規(guī)意義的實臉室濃縮和脫鹽 -
哺乳動物細胞的收集 -
清洗細胞、純化病毒、去除細胞碎片、除熱原
濃縮
使用超濾來增加所需大分子溶質(zhì)的濃度，即大分子被超濾膜截留而小分子和溶劑可自由通過，從而達到濃縮的目的。
梯度分離
脫鹽/純化
脫鹽即從大分子溶液中去除鹽、非水性溶劑和小分子物質(zhì)的過程。通過換緩沖液，可以最有效地去除溶液中的小分子物質(zhì)，并逐漸分離純化出大分子物質(zhì)。具體方法為：在溶液進行超濾的同時，不斷向溶液中補充緩沖液，補充緩沖液的速度與溶液濾過速度相同，使體系始終保持恒定，這種方法又稱透析超濾法。
02
—
選擇合適的操作方式
用于超濾的操作方式，選擇范圍非常廣泛。選用何種操作方式主要根據(jù)樣品處理量、實驗室現(xiàn)有設備、濾過速度、用戶的實驗要求等綜合指標來決定。
- 離心
(處理量從100ul到l00ml)
通過離心力，使溶液中的小分子溶質(zhì)和溶劑透過超濾膜，被收集在濾過液收集管中，而大分子溶質(zhì)則被超濾膜截留在樣品濃縮管中。該方式的特點是操作簡便，濾過速度快。
Sartonus提供了10種規(guī)格的濃縮離心管，處理量從100ul到l00ml。
- 加壓離心
(處理量從5ml到50ml)
加壓離心是Sartorius公司特有的操作方式，將濃縮離心管加壓后再放入離心機里離心，比單獨離心快30-50%，是最快的濃縮方式。
Vivaspin 20和Vivacell 70也可以按照這種方式進行操作。
- 加壓
(處理量從5ml到250ml)
用壓縮空氣或惰性氣體作為超濾的動力，超濾的同時通過振蕩來避免濃差極化，提高超濾速度。Vivaspin 20、Vivacell 70、Vivacell 100和Vivacell 250適用于這種操作方式，加壓后靜置即可完成超濾。當需要快速超濾時，可在加壓后放在搖床上，邊振蕩邊超濾。
- 切向流
(處理量從100ml到5L以上)
使用蠕動泵送液，溶液沿與超濾膜平行的方向回旋流動，可避免濃差極化，提高超濾速度。
Vivaflow 50和Vivaflow 200是專為這種操作方式設計的。
- 溶劑吸附
(處理量從1ml到20ml)
該方式在超濾膜后加纖維素吸附墊，以吸附力作為超濾的動力，不需要任何附加設備。溶劑和小分子溶質(zhì)在吸附力的作用下透過超濾膜，而大分子物質(zhì)則被截留濃縮。Vivapore是專用于這種操作方式的，有5種規(guī)格可供選擇，樣品處理量從Iml到20ml。
03
—
超濾膜的選擇
選擇超濾膜主要根據(jù)膜的材質(zhì)、截留分子量以及綜合性能等，但是應注意，膜的最終性能還取決于所需進行超濾的溶液的特性，我們建議用戶用不同的膜進行試驗，以選出最適合的膜。
-
聚醚砜(Polyethersulfone)
-
三醋酸纖維素(Cellulose Triacetate)
這種膜親水性強，非特異性吸附極低，溶劑和小分子溶質(zhì)在濾過時不會因被膜吸附而產(chǎn)生損失，因此在樣品清洗、除蛋白以及其它需要回收濾過液的操作中，建議使用三醋酸纖維素膜。
- Hydrosart?Hydrosart超濾膜的基本特性與再生纖維素類似，Hydrosart在具有極低的蛋白吸附特性的同時，又具有高流速和高通量的特性，是免疫球蛋白濃縮和脫鹽的理想用膜
04
—
不同膜的性能比較
| 超濾膜 | 首選應用 |
| 聚醚砜超濾膜 pH 1-14 3,000 MWCO,5,000 MWCO,10,000 MWCO,30,000 MWCO,50,000 MWCO,100,000 MWCO |
??層析柱洗脫液的濃縮/脫鹽 |
| 三醋酸纖維素超濾膜 pH 4-8
5,000 MWCO,10,000 MWCO,20,000 MWCO |
游離/結(jié)合藥物研究；濾過液的分析研究 |
| Hydrosart? 超濾膜 pH 1-14 2,000 MWCO,5,000 MWCO,10,000 MWCO,30,000 MWCO |
層析柱洗脫液的濃縮/脫鹽/Hydrosart?超濾膜可線形放大到生產(chǎn) |
05
—
超濾膜選擇指南
Sartorius公司的Vivascience系列超濾產(chǎn)品，采用了先進設計和低吸附材質(zhì)，同時具有超濾速度快和收率高的優(yōu)點，當超濾器的大小和膜的截留分子
量選擇適當時，回收濃度大于0.1mg/ml的溶質(zhì)，收率可達90%以上。大部分樣品損失是由于濾膜表面和樣品容器的非特異性吸附引起的。
- 濾膜吸附
濾膜表面樣品的吸附量，與樣品的性質(zhì)以及所選用的濾膜材質(zhì)有關(guān)，一般為2-10 μg/cm2。如果研究的對象是濾過液，由于其濾過時要穿過濾膜的整個內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以吸附量相對較大，為20-100 μg/cm2。通常截留分子量高的膜吸附較高，而截留分子量低的膜吸附較低。
- 容器吸附
生產(chǎn)超濾器時，通過選用低吸附材質(zhì)，精細拋光，已最大限度地降低了吸附性，但仍有一些溶質(zhì)會被容器內(nèi)壁吸附。與濾膜吸附相比，這種吸附的比例很小，但當容器內(nèi)壁的表面積相對較大時，也可能成為產(chǎn)品損失的主要原因。
如何提高收率
當需要較高的收率時，尤其當研究的樣品對象在微克范圍時，Sartorius建議
用戶考慮以下幾點：
- 根據(jù)樣品處理量，選擇最小可用的超濾容器，可以充分利用Vivascience
產(chǎn)品濾過速度快的優(yōu)勢。在小容器中反復添加樣品，反復超濾。
- 在適用范圍內(nèi)，選截留分子量最低的膜。
- 如果可能，使用水平轉(zhuǎn)頭代替角轉(zhuǎn)頭離心，這樣可減少在離心過程中溶液與離心管接觸的表面積。
- 將壓力或離心力降低到大約最大推薦數(shù)值的一半。
- 避免過度濃縮。最終體積越小，越難得到完全回收。如果可能，在第一次回收后，用一滴或多滴緩沖液潤洗容器，然后再次回收。
- 用溶于蒸餾水中的5%SDS、Tween20或TritonX預先浸泡超濾容器過夜，然后在使用前徹底潤洗。
為了得到最高的收率，所選濾膜的MWCO，要小于或等于所需截留分子大小的一半。
本文轉(zhuǎn)載自上海攬寶公眾號.
