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文献综述 生物工程 中的高效液相色谱 姚 志 建 军（事医学科学院基础医学研究所，北京） 生物工程 Biotechnology是八十年代技术革 性质和合成较硬的有机凝胶[1继续有所进展、并仍 命的重要组成部分。生物工程的各个分支——基因 然是主要的选用对象外，一个值得注意的动向是继 工程、细胞工程、酶工程和发酵工程中都面临着大 续寻找新型材料。如Hjerton[2]近年来致力于发展 量的蛋白质、多肽、核酸等生物大分子的分离分析 高强度的琼脂糖凝胶，他使用12％交联度的琼脂糖 工作，迫切需要高效、高速的分离分析方法，让高 微珠 1-10微米），可允许0.8毫升／分的流速， 效液相色谱在这一领域中发挥日益重要的作用，自 填料的孔径允许分子量 450,000的蛋白质分子通 然已成为生物工程学家和色谱学家的共同愿望。本 过，这种填料在0.4毫升／分的流速下，对各种蛋白 文拟就这一发展趋势做扼要的讨论。 质分子的等当板高大约为0.04-0.12毫米。由于琼 脂糖作为生物大分子的分离材料已有了二十年的 色谱填料的发展 历史，这种材料对蛋白质的吸附作用很低，不影响 生物工程中主要的分离分析对象是生物大分 生物大分子的活性，又可以衍生出各种离子交换、 子，如蛋白质、多肽、核酸等。这些分子都具有特 疏水和亲和色谱的填料来，它的发展是值得重视 定的生物学活性，分子量往往很大，活性又常极不 的。 稳定。在高效液相色谱发展初期问世的填料对此并 适用于生物大分子的反相色谱填料近来颇有进 不适用，它们的孔径太小，极性太高，经常会对生 展。主要在于研究了不同的键合基团、填料孔径、流 物大分子造成不可逆的吸附，有时即使能让被分离 速等方面的影响。这其中取得较一致意见的主要是 成分淋洗出柱，但所用的淋洗条件又会造成活性丧 填料的孔径，认为通常所用的B-10纳米孔径的填 失。所以，高效液相色谱用于生物大分子分离分析 料，分子量大于20,000的分子就不能进入，但当孔 的关键在于能否发展出合适的填料。 径大于50纳米时，又可能因溶剂滞留而导致溶质扩 最近，对于用于生物大分子高效液相色谱填料 散降低，因此填料的孔径似以20-50纳米为好[3]。 的研制，除了过去已叙述过的改造无机填料的表面 表1-3分别列入了各类有代表性的用于生 表 1* 高效凝胶 过 滤 色谱 填料 表 2 高效离子交换 色谱 填料 表 3 高效大 孔径反相 填料 物大分子分离的高效液相色谱商品填料。它们大多 子的新方法。Pfannkoch等[10]曾注意到，各种商 是最近几年中出现的。 品高效凝胶过滤柱在高盐浓度的环境中对水溶性多 色谱填料发展中另一个重要的因素是它的价 聚物都有弱疏水特性。目壳前一种较好的HPHIC填 格。在生物工程的研究和生产过程中，大量的工作 料是在TSK 3000SW填盍料上接上丁基和苯基，其配 内容不仅是分析，而是制备。为了制备必需增加柱 基量分别为0.12与0.14毫克分子／克。图1的色谱图 容量。要增加柱容量的一个方法是用上述的填料装 就是在这种填料上做出的。 较大的柱子来实现，但这样的柱子目前的售价相当 昂贵。因此，另一种可能性就是选用同类型、但颗 粒