國家生化工程技術(shù)中心研發(fā)成功超大孔聚合物微球介質(zhì)

 

     為了實現(xiàn)生物大分子（如疫苗、多肽、PEG修飾蛋白等）快速、高效的分離純化，國家生化工程技術(shù)研究中心（北京） （以下簡稱中心）研發(fā)生產(chǎn)了具有超大孔的聚合物微球介質(zhì)，超大孔微球產(chǎn)品和獨特的制孔技術(shù)已申請了發(fā)明專利，并獲得授權(quán)。該介質(zhì)具有孔徑達200 nm-800 nm的超大孔，生物大分子與介質(zhì)間的傳質(zhì)不受擴散作用的限制，能夠在高流速下實現(xiàn)生物大分子的良好分離，同時有效保持生物大分子的活性。

 

     超大孔聚合物介質(zhì)的骨架為苯乙烯-二乙烯基苯的交聯(lián)共聚物，具有機械強度高、耐酸堿、易清洗等優(yōu)點。為了更加適合生物大分子的分離，中心進一步研發(fā)出具有親水表面的超大孔微球介質(zhì)，其親水表面性能與常規(guī)瓊脂糖介質(zhì)相當。在此基礎上，對具有親水表面的超大孔微球介質(zhì)進行衍生，可根據(jù)實際需要提供具有特定功能基團的介質(zhì)。

 

     1.超大孔聚合物微球介質(zhì)的理化性質(zhì)

表1 超大孔聚合物微球介質(zhì)的理化性質(zhì)

注：如需其他孔徑或表面功能基的超大孔微球介質(zhì)，請來電咨詢（010-82544957）

      

 

圖1 超大聚苯乙烯微球介質(zhì)（左）及表面孔結(jié)構(gòu)（右）的電鏡照片

 

     2. 超大孔聚合物微球介質(zhì)的應用

     本中心研發(fā)生產(chǎn)的超大孔聚合物微球介質(zhì)由于具有數(shù)百納米的大孔道，能夠在高流速下操作，同時具有分辨率高、床層壓力低、活性保持率高等突出優(yōu)點。有效克服了常規(guī)介質(zhì)由于孔徑較小，生物大分子需要通過擴散作用進出介質(zhì)，分離速度慢、活性降低等問題，已在多個生物大分子分離體系中獲得成功應用。

 

     以肌紅蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和牛血清白蛋白的混合溶液為模擬體系，考察不同流速下超大孔聚苯乙烯陰離子交換介質(zhì)（DEAE-AP）的分離效果，并與DEAE Sepharose 4FF介質(zhì)進行了對比。實驗結(jié)果（圖2）顯示，作為對照的DEAE-FF介質(zhì)在流速達到361 cm/h時，分離效果已明顯降低，而超大孔介質(zhì)可以在流速高達1084 cm/h的條件下操作，分離效果良好，能夠在6 min內(nèi)實現(xiàn)三種生物大分子的快速分離。

 

圖2 肌紅蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和牛血清白蛋白的分離純化

 

 

     生物大分子分離體系（二）

 

     PEG修飾重組人粒細胞集落刺激因子（PEG-GCSF）產(chǎn)品的分離純化。

 

     PEG修飾能夠有效增加藥物的分子尺寸，減少腎小球的過濾和蛋白酶的降解，延長藥物的體內(nèi)循環(huán)半衰期，提高藥物療效，減少給藥頻率，減輕患者的痛苦。但是PEG修飾蛋白的分子量大，致使修飾產(chǎn)品的分離純化成為生產(chǎn)過程的限制步驟，這是PEG蛋白偶聯(lián)物的普遍問題。本中心研發(fā)的超大孔介質(zhì)在PEG修飾蛋白的分離純化中已顯示出突出的優(yōu)勢，以PEG-GCSF體系的分離純化為例（圖3），對于作為對照的商品化瓊脂糖介質(zhì)，隨著操作流速的提高，分離度明顯下降，當流速達到612 cm/h時，混合物已經(jīng)無法分離。而對于超大孔介質(zhì)，當流速高達1224 cm/h時，依然可以實現(xiàn)產(chǎn)物的有效分離。

 

圖3 PEG-GCSF體系的分離純化

 

     本中心生產(chǎn)的超大孔聚合物微球介質(zhì)經(jīng)過客戶使用后，已經(jīng)在多種生物大分子體系的分離純化中獲得了良好的應用效果。如需更多的詳細資料，可致電010-82544957聯(lián)系或登陸中心網(wǎng)站 www.nercb.cas.cn .