膜分离技术与生物试样分离

一,透析 —超滤分离技术
二,超滤
三,生物大分子的色谱分离法
一,透析 ——超滤分离技术
原理:透析是采用半透膜作为滤膜,使试样中的小分子经扩散作用不断透出膜外,而大分子不能透过被保留,直到膜两边达到平衡.
特点:半透膜两边均为液体,一边为试样溶液,另一边为纯净溶剂(水或缓冲溶液).可不断更换外层溶剂使扩散不断进行,直至符合要求.
应用:制备或提纯生物大分子时,除去小分子物质及其杂质,脱盐.
用于透析的半透膜应具备的条件:
(1)在溶剂中能膨胀形成分子筛状多孔薄膜,只允许小分子溶质通过,而阻止大分子(如蛋白质)通过;
(2)化学惰性;
(3)在水,盐溶液,稀酸或稀碱溶液中稳定;
(4)有一定的机械强度和良好的再生性能.
透析的装置与方法
半透膜可制成管状,按需要截取一定长度,将一端封闭后,装入需要透析的试样溶液后,放入盛有溶剂的透析缸中.
商品透析管常涂有甘油以防干裂,也可能含有其他微量杂质.
预处理:用50%乙醇慢慢煮沸一小时,再分别用50%乙醇,0.01mol/L碳酸氢纳溶液,0.001 mol/L EDTA 溶液依次洗涤,最后用蒸馏水洗涤三次;
透析过程注意点:
(1)透析前,对装有试液的透析袋检查是否有泄漏;
(2)透析袋装一半左右,防止膜外溶剂因浓度差渗入将袋涨裂或过度膨胀使膜孔径改变;
(3)搅拌;定期或连续更换外部溶剂可提高透析效果.
二,超滤
超滤是指外源加压的膜分离,其原理与过滤一样.
依据所加的操作压力和膜的平均孔径的不同,可分为三种模式:
(1)微孔过滤
操作压力为0.07 MPa,膜的平均孔径为500埃至14 m,用于分离较大颗粒;
(2)加压超滤
操作压力为0.03-6 MPa,膜的平均孔径为10-100埃至14 m,用于分离大分子溶质;
(3)反渗透
操作压力为30-120 MPa,膜的平均孔径为10埃以下,用于分离小分子溶质;
超滤装置与应用
超滤装置:目前应用最广的是采用中空纤维系统的超滤装置,其是由多根空心纤维细管成束地装配而成.
空心纤维细管横截面的内表层细密,向外逐渐疏松,形成各向异性微孔膜管结构,管内径一般为0.2 mm,有效面积约1cm2,表面积与体积的比率极大,故滤速很高.
DC-30型中空纤维系统的超滤装置:三组中空纤维套筒,膜表面积2.7 m2,在3个大气压下,滤液流量可达 1L/min.
中空纤维系统的超滤装置用于透析,脱盐,在不到一小时可从溶液中除去99%的水.
应用:浓缩酶,蛋白质,核酸,多糖;酶的浓缩回收率可达90%.
特点:简单,经济,高效,快速的分离方法.
三,生物大分子的色谱分离法
生物试样:酶,蛋白质,核酸,多糖
生命科学的发展需要提供高纯试剂;
色谱法是目前最有效的制备级的分离方法;
基因工程中,治疗用蛋白的分离纯化即采用高压制备液相色谱;
空间排阻液相色谱:蛋白质大小差异,通用型蛋白分离纯化工具;
亲和色谱:利用固定相配基与生物大分子之间的特殊生物亲和力的不同实现分离;
例如:将过渡金属离子Cu2+ ,Zn2+ ,Ni2+ 等以亚胺金属配合物的形式键合到固定相上,由于组胺酸和半胱胺酸能与这些离子形成配位键,形成亚胺-蛋白螯合物,故含有这两种氨基酸的蛋白质可以被这种亲和色谱固定相分离.
离子交换色谱:利用蛋白质具有不同的等电点分离.