Seplifeについて ®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樹脂の使い方は？

1.操作方法： 

生化学分離のサンプル、緩衝液、溶出液はすべて移動相であるため、カラムを流れる間に分離することができます。そのため、カラム操作でイオン交換を行い、クロマトグラフィーの形で分離することができます。分離プロセス中、吸着されていない物質は反応システムから流出し続け、バランスが連続的に右に移動します。これは一種の動的バランスであるため、動的操作とも呼ばれます。動的操作モードは分離効果が良好で、あらゆる種類のサンプルに適しており、連続操作を実現できます。クロマトグラフィー分離の操作では、クロマトグラフィーカラムの負荷状態が分離に一定の影響を与えます。樹脂はカラム内に均一に分散している必要があり、気泡の存在は許されず、樹脂の層化も防止する必要があります。

粘度の高いサンプルの場合、予備抽出と分離に「静的」処理法を使用することもできます。イオン交換樹脂と処理対象の作動液を反応容器内で撹拌します。吸着平衡に達したら、樹脂とラフィネートを分離し、カラムにロードして溶出させます。

この静的バッチ操作法は、プロセス設備が簡単で操作が簡単です。たとえば、ヘパリンナトリウムなどの一部の天然物の予備分離では、この静的分離法がよく採用されています。 

静的分離モードの操作では、作動流体中のイオン交換器の撹拌速度を適切に制御する必要があります。撹拌速度が速すぎてせん断力が大きすぎると、イオン交換粒子が破壊され、ろ過と分離が困難になります。速度が遅すぎると、樹脂と作動流体の接触に影響を与え、交換速度にも影響を与えます。

2. サンプルが分離効果に与える影響:

生化学分離における高分解能と高負荷容量を実現するためには、作業液の調製と性能も非常に重要な要素です。作業液の粘度と透明度は、イオン交換樹脂の分離効果に影響を与えるだけでなく、分離媒体の耐用年数にも影響を与えます。

生化学分離は比較的複雑なシステムであることが多く、不純物の種類も多く、小分子だけでなく、コロイド物質、脂質物質なども存在します。特に、不可逆的に吸着された高分子の中には、媒体の官能基を覆ったり、媒体の細孔を塞いだりして、不可逆的な汚染を引き起こし、分離媒体の耐用年数を短くするものがあります。したがって、分離操作の前に、作業流体を可能な限り適切に前処理して、分離効果を確保する必要があります。

生化学的な分離精製のプロセスでは、一部の目的産物が溶出プロセスによって除去されたり、不完全な溶出のために目的産物が媒体上に保持されたりして、製品の損失が発生し、これが製品の収量に影響を与える重要な要因となります。

同時に、タンパク質の構造変化により不活性化が起こり、これも収量に影響します。イオン交換プロセスに安定剤や保護剤を添加すると、収量が向上するだけでなく、タンパク質の分離媒体の選択性も向上します。

3. 流量が分離効果に与える影響:

イオン交換クロマトグラフィー分離において、流量は分離効果に影響を与える重要な要素です。優れた分離効果を得るためには、イオン交換樹脂の種類、粒子サイズ、作動流体中の有効成分の分子構造などの要素に基づいて実験を行い、より良い実験パラメータを確立する必要があります。

対象生成物の分子量が比較的小さく、媒体の細孔径が比較的大きい場合、物質移動が促進されるため、より高い流速を使用できます。

ただし、対象製品がバイオ高分子であり、媒体の細孔サイズが分離対象物質分子の細孔サイズよりも小さい場合は、分子の拡散速度が遅いため、より遅い流速を採用する必要があります。

作動流体の粘度が高い場合は、質量移動速度が低下するため、より低い流量を使用する必要があります。

流量は交換吸着の効果に影響するだけでなく、溶出の効果にも影響します。通常、溶出時の流量はイオン交換吸着時の流量よりも遅くなります。

4. イオン交換クロマトグラフィーの溶出方法：

サンプル中の標的タンパク質がイオン交換体に完全に結合したら、それを溶出させる。基本的な原理は、吸着物質よりも活性の高いイオンまたは基を使用して、媒体粒子の外表面と内部に交換吸着された標的生成物を脱着させることである。標的タンパク質が異なれば、イオン交換樹脂への結合能力も異なる。したがって、媒体からタンパク質を溶出させ、分離精製された生成物を収集するには、適切な溶出液を選択する必要があります。イオン交換クロマトグラフィーには、大きく分けて 3 つの溶出方法があります。

1) 同時溶出：溶出液は同一物質であり、希酸、希アルカリ、または塩溶液を使用することも、適切な有機溶媒を使用することもできますが、塩溶液が主なものであり、対象製品の特性と最終製品の剤型に応じて選択されます。 

吸着された物質は単一種類ではないことが多いため、各物質が持つ電荷が異なり、媒体との結合力も異なります。同じ溶離液を使用しても、置換されやすい物質が先に媒体から流出し、結合力が強くなります。物質が流出した後、分級により回収すれば、各物質を分離して比較的純粋な製品を得ることができます。

この方法は、対象製品の特性が十分にわかっている場合の分離や、分析種類の分離に主に使用されます。

2) 段階的溶出：つまり、異なる濃度の塩溶液で溶出を行います。分離媒体の交換吸着プロセス中に、さまざまなタンパク質が吸着されます。一定の溶出条件を使用すると、すべての成分を適切に分離できない場合があり、溶出条件を変更する必要があります。

この変化は段階的な変化である可能性があり、異なる溶出液または異なる pH 値の溶出液が段階的に溶出に選択され、溶出液の異なる濃度および異なる酸性度に応じて異なる溶出ピークが得られることを意味します。つまり、1 種類の塩濃度で 1 種類のターゲット タンパク質が得られ、異なる塩濃度で異なるターゲット タンパク質が得られます。

この段階的な溶出法は、特に大規模生産において、特性が既知のタンパク質の分離に適しており、操作と制御が容易です。

3) グラジエント溶出、つまり、溶出液のイオン強度または pH 値を一定の線形変化に従って変化させる方法です (通常は特殊な場合にのみ、pH 値を変更する溶出方法が使用されます)。溶出液が徐々に変化する間に、異なるタンパク質が 1 つずつ置き換えられ、さまざまなタンパク質成分が得られます。 

同時に、タンパク質は一般的にテーリングしません。グラジエント溶出は、イオン交換クロマトグラフィーで最も一般的に使用される溶出方法であり、最も強い溶出能力を備えた溶出方法でもあり、同様の電荷特性を持つ成分の溶出に適しています。

溶出プロセスでは、並流溶出と向流溶出の両方を使用できます。並流溶出では、溶出液の流れ方向は作動流体の流れ方向と同じです。向流溶出、または逆溶出では、溶出液の流れ方向は作動溶液の流れ方向と逆になります。

供給液が交換カラムを介して上から下へ交換吸着される場合、交換カラムの上層の吸着質の濃度は下層のそれよりも高く、溶出液の下から上への逆脱着は、より効率的に溶出の目的を達成することができる。しかし、逆溶出の操作は並流溶出よりもはるかに複雑であるため、現在は並流溶出が主に使用されている。

イオン交換クロマトグラフィー樹脂の消毒：

高い純度が求められる一部の生化学製品の製造プロセスでは、微生物などの不純物が対象製品に混入するのを防ぐために、分離媒体を滅菌することが求められることがよくあります。

高温消毒は最も一般的に使用される方法です。現在、ほとんどのイオン交換体は物理的、化学的性質が安定しており、高温消毒が可能です。ただし、多糖類媒体を使用する場合は、媒体が塩型であること、高温消毒が中性条件下で行われる必要があることに注意する必要があります。そうしないと、多糖類高分子マトリックスが劣化し、媒体の耐用年数に重大な影響を及ぼします。

NaOH も優れた消毒剤です。ただし、培地の耐アルカリ性、微生物汚染の種類と程度に応じて、適切な NaOH 濃度を選択する必要があります。NaOH 消毒を使用する場合は、カラム浸漬も使用できます。つまり、一定濃度の NaOH をカラムに通し、液体出口バルブを閉じて数時間浸漬することで消毒の目的を達成します。NaOH をエタノールと組み合わせて使用​​すると、より良い結果が得られます。NaOH 消毒を使用する場合は、消毒と CIP を組み合わせることができます。 

イオン交換クロマトグラフィー樹脂の保管:

あらゆる種類のクロマトグラフィー樹脂は、使用後に保管する前に洗浄する必要があります。これは、多糖類分離媒体の場合に特に重要です。

分離媒体を使用した後、2CVの水で洗浄し、次に2ベッドボリュームの20％エタノールでカラムを通過させます。SP強酸性カチオン媒体の場合は、0.2mol/L酢酸ナトリウムを含む20％エタノール溶液で洗浄し、次に脱気したエタノール水溶液でより遅い流速で洗浄します。

処理後は室温で保存できますが、長期間の場合は 4 ～ 8 ℃ で保存します。水分の揮発とカラムの乾燥を防ぐため、保存中はクロマトグラフィーカラムを完全に密封する必要があります。

当面使用しない培地は20%エタノール溶液で保存する必要があります。すべてのイオン交換分離培地は4℃​​～30℃で保存し、凍結しないように保護する必要があります。

イオン交換クロマトグラフィーによる生物学的高分子の分離と精製のプロセスは、主にさまざまな分子の解離、イオンの正味電荷、および表面電荷分布の電気的差異に基づいて選択的に分離し、生化学製品、タンパク質、ペプチドなどの物質の分離と精製において最も頻繁に使用される精製技術の1つになっています。

セプライフ ® デキストランベースのイオン交換クロマトグラフィー樹脂:

セプライフ ®デキストランイオン交換クロマトグラフィー樹脂は、Gシリーズゲルろ過クロマトグラフィー樹脂（Seplife G-25およびSeplife G-50）のデキストランマトリックスを使用し、異なる特性のイオン交換機能リガンドが架橋デキストランマトリックスにしっかりと結合しています。

デキストランイオン交換樹脂は通常、乾燥粉末の形で保存され、使用前に膨潤させる必要があります。プロトロンビンや低分子量ヘパリンなどの低分子量タンパク質に広く使用されています。

Sunresin™ デキストランイオン交換クロマトグラフィー樹脂:

DEAE セプライフ ® A25/A50

Q セプライフ ® A25/A50

CM セプライフ ® C25/C50

SPセプライフ ® C25/C50

セプライフ ® 超高速フローアガロースベースのイオン交換クロマトグラフィー樹脂（BB）：

このSeplifeシリーズ ®イオン交換クロマトグラフィー樹脂は、粒子サイズが100〜300μmのアガロース微粒子にイオン交換リガンドを結合させて製造されます。流量に対する背圧は比較的小さいです。粘度と濁度が高いサンプルの場合、このシリーズの樹脂を使用すると効率が向上します。

Sunresin の超高速流量アガロースイオン交換クロマトグラフィー樹脂:

DEAE セプライフ ®  BB

Q セプライフ ®  BB

CM セプライフ ®  BB

SPセプライフ ®  BB

セプライフ ®  高速フローアガロースベースのイオン交換クロマトグラフィー樹脂 (FF):

このSeplifeシリーズ ®  樹脂は45～165μmのアガロース微粒子をマトリックスとして使用し、さまざまな官能基と結合します。適切な粒子サイズ範囲により、より広い用途範囲が得られます。生物製品の捕獲、中間精製、研磨のさまざまな段階で広く使用されています。

Sunresin の Fast Flow Agarose イオン交換クロマトグラフィー樹脂:

DEAE セプライフ ®  FF

Q セプライフ ®  FF

CM セプライフ ®  FF

SPセプライフ ®  FF

セプライフ ®  高分解能アガロースベースのイオン交換クロマトグラフィー樹脂（HP）：

このシリーズは、25〜45μmのアガロースマイクロスフェアをマトリックスとして使用し、異なる官能基を結合して製造されます。

粒子サイズが小さいため樹脂の分解能が高く、微量サンプルの微細分離や調製に広く使用されています。

Sunresin の高解像度アガロースイオン交換クロマトグラフィー樹脂:

DEAE セプライフ ®  ホームページ

Q セプライフ ®  ホームページ

CM セプライフ ®  ホームページ

SPセプライフ ®  ホームページ

超高容量アガロースイオン交換クロマトグラフィー樹脂（XL）： 

アガロースマイクロスフィアの特殊な「触手」設計により、生体分子に結合する際の立体障害の影響が軽減され、リガンドがより合理的に分散されるため、超高負荷と非常にコスト効率の高いものになります。

Sunresin の超高容量アガロースイオン交換クロマトグラフィー樹脂:

DEAE セプライフ ®  XL

Q セプライフ ®  XL

CM セプライフ ®  XL

SPセプライフ ®  XL

セプライフ ®  高剛性アガロースイオン交換クロマトグラフィー樹脂（大規模）:

Sunresin の高剛性 (大規模) アガロース イオン交換媒体は、最大圧力耐性が 0.5 MPa、最大流量が 1000 cm/h、物質移動速度が速いため、大規模生産の効率が大幅に向上します。

Sunresin の高剛性アガロースイオン交換媒体は、マトリックスの粒子サイズに応じて、高剛性 + 高流量媒体 (Large Scale) と高剛性 + 高解像度媒体 (Large Scale HP) に分けられます。 

Sunresin の高剛性アガロースイオン交換クロマトグラフィー樹脂 (大規模): 

DEAE 大規模 / HP

Q ラージスケール / HP

CM 大型 / HP

SP ラージスケール / HP

セプライフ ®  均一粒子サイズのポリスチレンイオン交換クロマトグラフィー樹脂（LXMS）：

セプライフ ® IEX LXMS タイプのイオン交換クロマトグラフィー樹脂は、2 種類の孔径 (50nm、150nm) と 3 種類の粒子サイズ (15、30、50um) のポリスチレン均一粒子サイズ樹脂を提供します。その高い架橋特性により、樹脂はより高い動作圧力 (3MPa) に耐えることができます。

50nm と 150nm の 2 つの孔サイズは、抗体、タンパク質、ペプチド、核酸、抗生物質、天然物、および分子量の異なるその他の製品の捕捉、中間精製、および精密精製の用途をカバーします。

Sunresin 均一粒子サイズのポリスチレンイオン交換クロマトグラフィー樹脂:

セプライフ ®  LXMS 15Q/15S（粒子サイズ15um、細孔サイズ50nm）

セプライフ ®  LXMS 30Q/30S（粒子サイズ30um、細孔サイズ50nm）

セプライフ ®  LXMS 50Q/50S（粒子サイズ50um、細孔サイズ100nm）

セプライフ ®  LXMS 50HQ/50HS（粒子サイズ50um、細孔サイズ150nm）

セプライフ ®  ポリメチルアクリレートイオン交換クロマトグラフィー樹脂（LXPM）：

このイオン交換クロマトグラフィー樹脂のグループは、Sunresin 独自のポリマー合成技術を使用して、ポリメタクリレートをマトリックスとするマイクロスフィアです。マイクロスフィアは、精密な細孔形成技術と表面親水性長鎖高分子によって改質され、さまざまなイオン交換基と結合されています。

イオン交換クロマトグラフィー樹脂は、親水性、化学的・物理的安定性、強固な構造に優れ、生体適合性と耐用年数が良好で、精製効率が向上します。抗体、タンパク質、ペプチド、核酸、抗生物質、天然物などの分子の捕捉、中間精製、精密精製などの生産・精製段階の応用をカバーし、顧客に生物サンプルの工業生産のための総合的なソリューションを提供します。

Sunresin™ ポリメチルアクリレートイオン交換クロマトグラフィー樹脂:

セプライフ ®  LXPM CM/DEAE/SP/Q 650M（強い親水性、粒子サイズ80um ）

セプライフ ®  LXPM CM/DEAE/SP/Q 650S（強い親水性、粒子サイズ50um ）

セプライフ ®  LXPM CM/DEAE/SP/Q 706（強い疎水性 ，強力なイオン性マルチモーダル、粒子サイズ80um ）

セプライフ ®  LXPM CM/DEAE/SP/Q 5504 （強い疎水性 ，高解像度、強力なイオンマルチモーダル、粒子サイズ80um)

さまざまなタイプのイオン交換クロマトグラフィー樹脂の詳細については、（info.lifescience@sunresin.com）までお問い合わせください。