イオン交換クロマトグラフィー

イオン交換クロマトグラフィーは、ネット荷電処理に基づいた化合物を分離します。分子は、陰イオン (マイナスに荷電している) または陽イオン (プラスに荷電している) として分類されます。分子の中には、陰イオンと陽イオンの両方を併せ持つものもあります (タンパク質など)。プラスに荷電されたサポート (陰イオン交換体) は、化合物をマイナスの荷電で結合します。反対に、マイナスに荷電されたサポート (陽イオン交換体) は、プラスの荷電で化合物を結合します。

イオン交換マトリクスは、強弱でさらに分類されます。強イオン交換マトリクスは、幅広い範囲のpHレベルにわたって荷電 (イオン化) されます。弱イオン交換マトリクスは、狭いpH範囲内でイオン化されます。次に4つの最も一般的なイオン交換の性質を示します。

製品選択表

 

イオン交換体の種類

一般的な略称

機能グループ

Pall Product

強陰イオン Q 第4
アンモニウム
弱陰イオン DEAE ジエチルアミノエチル
強陽イオン S スルホン
弱陽イオン CM カルボキシメチル
 
  クロマトグラフィー

クロマトグラフィー製品

クロマトグラフィー用途
アフィニティークロマトグラフィー
界面活性剤除去
HCIC
ハイドロキシアパタイトクロマトグラフィー
イオン交換クロマトグラフィー
サイズ排除クロマトグラフィー

クロマトグラフィー・セレクションガイド

クロマトグラフィーカラム

Pall Preferred Online Lab Community

Pall offers ion exchange resins, pre-packed columns, and membranes.クロマトグラフィーレジンは多くの分野でクロマトグラフィー用のメディアとして選ばれていますが、レジンに基づいた方法が制限されている場面 (ウィルスや粗大な分子の精製など) では、堅牢で安定性が高く経済的な代替品としてメンブレンが信頼されています。メンブレンは、レジンと比べて流量が高速のため、前述のような用途で効果的に機能します。

使用する流量について

ムスタングメンブレンクロマトグラフィー・デバイスは、少なくとも1分あたり10カラムの流量で実施できるように設計されています。バッファー選択、pH、機能、および溶出の初期最適化は、すべてこの流量で実行できます。平衡化、負荷、洗浄の流速が速くなるとスループットが向上します。結合および溶出時の流速が遅いと、一部のプロセスで分離能が改善される場合があります。ムスタングメンブレンの開放的な構造では孔への拡散が不要なため、通常は高い流量が認められています。

使用するバッファーについて

通常、イオン交換クロマトグラフィーマトリクスは低イオン強度バッファーにあります。これらの条件下で、荷電されている高分子は逆方向の荷電を負担する固定相によって保持されます。固定相と同一の荷電を負担する高分子は、結合することなくただ流れます。イオン交換マトリクスは追加の低イオン強度バッファーで洗浄されて残留しているあらゆる非結合種が完全に洗い流され、塩分量が増加しているバッファーによって結合種が差動的に溶出されます。移動相のイオン強度が増加すると、塩分イオンがイオン交換マトリクスでの荷電との結合を競い合い、結合高分子を置換し、マトリクスからの溶出を可能にします。問題を回避するには、陽イオン交換 (ムスタング Sメンブレン) には陰イオン (マイナス荷電) バッファーを使用し、陰イオン交換 (ムスタング Qメンブレン) には陽イオン (プラス荷電) バッファーを使用します。

使用するpHについて

pHは強イオン交換マトリクスの荷電に影響を与えませんが、溶体中の高分子の荷電には影響を及ぼします。イオン交換クロマトグラフィーで機能しているpHは、異物バックグラウンドから対象分子の分離能を最大限に高めるために選択されます。場合によっては、pHは対象の分子を最大限に結合し、異物を最小限に結合する (ポジティブモード) ために選択されます。対象とする分子の溶出は、塩分濃度を上げることで実現されます。その他の場合では、異物を最大限に結合し、対象とする分子を最小限に結合するかまったく結合しない (ネガティブモード) ために選択されます。対象とする分子は最終的には流れの中に入り、異物はマトリクスと結合することによって分離されます。イオン交換マトリクスと機能しているpHの両方を慎重に選択することによって、1つの手順で回収率と純度を最大限に高めることができます。ただし、1つの手順で100%の純度を実現することはできません。対象の分子とバックグラウンドの異物でさまざまな化学薬品の差違を利用して、複数の手順を連続して実行する必要があります。

溶出に使用する塩分について

結合後に溶出の塩分濃度が選択されるため、イオン交換マトリクスに結合した異物で対象分子が共溶出されることはありません。塩分を溶出するイオンは固定相の荷電グループのその他の分子をグラジエントまたは0~1.0 M範囲のステップと置換する必要があります。

一般的に使用される陽イオンの置換効果は、Ca2+ > Mg2+ > Na+ > K+ >NH4+

一般的に使用される陰イオンの置換効果の順序は、次のとおりです。PO43- > SO42- > COO- > Cl-

これらのランキングはホフマイスターシリーズと関連があり、最も強い溶出塩分が最も優れているとは限りません。いくつかの塩分を試験することが理想的で、最適な溶出条件を見つけるにはしばしば試行錯誤することになります。研究所で入手しやすいという理由から、多くのユーザーはNaClまたはKClから着手します。ただし、CaCl2やMgCl2が使用されている可能性があります。一部のタンパク質にとっては、これらの塩分が実際に最適な選択となることがあります。塩分選択の溶出に関わらず、純度、安定性、および活動性についての効果を評価する必要があります。