介质孔径大小及孔隙率对生物分离的影响
除了粒径大小和分布会影响层析介质分离性能外,孔径大小、比表面积及孔隙率也是生物分离纯化介质参数之一。层析分离模式主要是分子与介质表面功能基团作用的结果,层析介质可及比表面积是影响其吸附载量的主要因素,可及比表面积是分子可到达的内孔表面积加上介质外表面积。由于内孔表面积占据整个比表面积的90%以上,而内孔表面积主要由孔径大小,孔隙率来决
连续流层析
介质孔径大小及孔隙率对生物分离的影响
除了粒径大小和分布会影响层析介质分离性能外,孔径大小、比表面积及孔隙率也是生物分离纯化介质参数之一。层析分离模式主要是分子与介质表面功能基团作用的结果,层析介质可及比表面积是影响其吸附载量的主要因素,可及比表面积是分子可到达的内孔表面积加上介质外表面积。由于内孔表面积占据整个比表面积的90%以上,而内孔表面积主要由孔径大小,孔隙率来决定。孔径越小比表面积越大,但如果孔径太小,目标生物分子进不去,这样的小孔及其表面积对分离是没有作用的。孔径太大,比表面积也会降低,因此对于不同分子量大小的生物分子,有个的孔径大小,其可及表面积,分离。比如用于抗
l生素这类分子量小的生物分子,孔径一般选择小于30纳米以下,而对于抗
l体蛋白分离纯化的介质一般选择孔径在100纳米左右,而对于病毒这种大尺寸的生物体,需要400纳米以上超大孔的介质。超大孔径介质制备技术难度极大,这也是为什么目前没有好的层析介质可以有效分离病毒的原因之一。
层析介质功能基团对生物分离性能的影响
功能基团的物理和化学性能是影响层析介质与目标分子的作用的主要因素,主要决定了生物分离模式并影响其分离的选择性和载量,因此选择合适功能配基及密度尤其重要。另外配基与基球表面距离也会影响其介质的分离性能,配基与基球表面距离可以通过链接配基和基球的手臂分子来调节。
病毒分离纯化的挑战与解决方案
病毒结构通常由蛋白质为衣壳及核酸为内芯组成,其尺寸在20-100纳米之间,与单一蛋白或核酸生物分子相比其结构复杂得多,分子量也大很多。因此用于蛋白分离纯化的层析介质很难满足病毒的分离纯化的要求。主要原因是病毒尺寸大,而传统蛋白分离纯化的介质孔径小,因此病毒在传统层析介质的扩散速度慢,病毒在常规蛋白层析介质上的吸附只限于外表面一薄层区域,导致载量低,并使得病毒在操作中大量失活。为了满足病毒分离纯化需求,纳微开发出三种病毒分离纯化介质及解决方案,分别为超大孔单分散聚合物层析介质用于病毒分离纯化;小粒径无孔层析介质分离纯化病毒;孔径均一的整体柱分离纯化病毒。
孔径均一的整体柱用于分离纯化病毒
目前所使用的大部分层析柱都是填充柱,即将做好的微球介质填充到柱管中。这种用微球介质填充的层析柱容易放大,质量稳定,重复性好等优点,已被广泛地用于生物制药分离纯化,如抗
l生素,胰岛素,抗
l体等大规模分离纯化都是采用这种方法。但这种方法用于分离纯化病毒有局限性,主要是由于具有超大孔结构且机械强度好的介质微球制备技术难度大。而整体柱由于具有孔径大、孔隙率大、通透性好、机械强度高、压力低、高通量等优点,有利于病毒及病毒类(疫
l苗)生物大分子的分离纯化。
“花十几年底层技术,很多人都不愿意干,但如果一直没人做,那么的生物医l药产业链就不可能实现闭环。”
纳微董事长江必旺博士说,生物制药的生产过程中,下游分离纯化占据了50%-70%左右的成本,如果能有高l性能的纯化介质,那么整个生物制药的成本便会降低,老百姓的用药成本自然也会下降。“当时我面前出现了两种选择,一是借鉴我在美国的工作经验,模仿现有技术,直接产业化;二是完全自主研发,做型产品。”
作为一名“技术宅”,江必旺选择了后者。他说,企业只有做出自己的底层技术,才真正能够得到尊重,也能改变外国企业对产品只会模仿、不会超越的固有观念。
不过,研发之路并不止步于此。“2019年公司产值做到1.4亿元,产品涵盖生物医l药、食品安全、核酸检测、水环境治理、核工业技术等领域,其中30%的销售产值,我们都用在了科研攻关上。”
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