【技术干货】实验室常见脱盐换液方法，你知道几个？
2025/11/20
# 脱盐&换液 # 蛋白纯化过程中，脱盐和除咪唑是常见操作。脱盐是为了去除样品中的盐类，而除咪唑是为了去除可能存在的咪唑盐，减少对后续实验或分析的干扰。 1. 减少对后续实验的干扰： 高浓度盐分会干扰蛋白质结构、酶活性及下游分析技术（如质谱、凝胶电泳等），脱盐可提高实验结果的准确性。 如，分泌表达的蛋白，蛋白所在环境中培养基成分较多，影响后续工艺，此时就需要换液。 2. 保持蛋白质稳定性与活性： 某些盐类或缓冲液成分可能导致蛋白变性或聚集，更换适宜缓冲液有助于维持蛋白天然构象。 如，包涵体蛋白用变性剂溶解后，在复性的过程中要将变性剂去除。 3. 优化蛋白质功能与相互作用： 特定实验（如蛋白质结晶）需要低盐或特定离子环境，脱盐换液可满足这些条件。 如，蛋白经离子交换层析及部分亲和层析后，在保存之前通常都要将缓冲体系中的盐降低到一定程度。
蛋白质溶液换液的目标是去除盐分，实现小分子与蛋白分子的有效分离。为实现这一目的，常用的技术手段包括超滤法和凝胶过滤层析等。
?凝胶过滤层析法 根据分子大小进行分离。其回收率高、重复性好，过程温和，但操作相对费时，且对样品的稀释较大，上样量较小。它适用于小量蛋白的处理。 Cytiva Sephadex™ G-25凝胶过滤介质，经典的葡聚糖和环氧氯bing 烷(Epichlorohydrin )偶联填料，拥有极高的选择性。多种分离范围、颗粒大小供选择 。粗颗粒(Coarse)流速较快，细颗粒(Fine )流速较慢，分辨率较高。 广泛应用于生物大分子的脱盐和缓冲液置换，因其过程温和，被广泛应用到生物制药工艺中，特别是在离心交换及亲和后脱盐及缓冲液置换中应用普遍。 ?超滤离心法 超滤管是一种基于超滤膜技术的离心式装置，依赖分子大小的不同来实现直压超滤分离。其操作条件温和，能确保蛋白活性不受损，且操作简便、快速。因此， 广泛应用于生物大分子（如蛋白质、纳米颗粒、病毒、核酸等）的浓缩、脱盐、缓冲液置换（换液）及部分纯化。确保高效、低损耗、高回收率。 ?选择合适的超滤管 ■ 截留分子量（MWCO）选择： 以PALL超滤管为例，建议MWCO≈1/3~1/6 浓缩目标分子量；例如目标蛋白为180 kDa，推荐使用30 kDa超滤管。 ■膜材质选择： 如PES（聚醚砜）：亲水性好，低蛋白吸附，适用于大多数蛋白溶液。 ■体积匹配：根据起始样品体积选择合适容量的超滤管（如4 mL、15 mL）。 ?缓冲液置换操作流程 1. 初步浓缩 ○ 先将样品浓缩至目标体积的1/5–1/10（如从10 mL浓缩至1–2 mL）。 2. 补加缓冲液 ○ 向浓缩后的样品中加入等体积的新缓冲液（如PBS）。 ○ 轻柔混匀（可用枪头轻吹打，避免起泡）。 3. 再次离心 ○ 重复离心（3000–4000 g，10–15 min），使小分子杂质滤出。 ○ 每次补液后离心，称为“一次换液”。 4. 重复换液 ○ 一般需重复3–5次，可去除>99%的小分子杂质。 ○ 可通过电导率或BCA检测滤出液判断更换效率。 5. 最终回收 ○ 最后一次离心后，回收浓缩液，即为换液完成的样品。 ?切向流过滤法 超滤分为直压超滤和切向流过滤两种，目前工业上主要是切向流过滤为主，适合处理大体积样品，在脱盐及缓冲液置换中被广泛应用。 流动方式与过滤机制 ○ 料液以切向（平行）于膜表面的方向流动，仅有一小部分液体在压力驱动下穿过膜（称为渗透液），而大部分液体沿膜表面循环流动。 ○ 这种流动方式产生流体剪切力，有效冲刷膜表面，防止滤饼层或凝胶层的形成，从而维持稳定的膜通量和过滤速度。
切向流过滤（Tangential Flow Filtration, TFF）是高效、稳定的膜分离技术，广泛应用于生物药、疫苗研发、抗体纯化、核酸药物制备等领域中的缓冲液置换操作。
?操作过程：如何实现高效换液？ ○ 浓缩阶段（Concentration）：首先将目标样品（如蛋白溶液、病毒悬液等）通过超滤膜进行浓缩，去除部分溶剂，提高目标物浓度。 ○ 透析/换液阶段（Diafiltration）：在浓缩完成后，向系统中连续或间歇性地加入新的缓冲液（置换液）。料液持续循环，小分子杂质（如盐离子、醇类、小分子代谢物）随渗透液被移除，而大分子目标物被截留在回路中。 随着置换液体积的增加，原缓冲液中的成分逐渐被新缓冲液替代，最终实现完全的缓冲体系更换。 ?典型应用场景
生物制药研发：抗体、重组蛋白等产品的缓冲液置换与目标蛋白纯化；核酸药物的乙醇去除及缓冲体系更换。
病毒与基因治疗：AAV、慢病毒等载体的浓缩换液；环境样品中病毒颗粒的富集与脱盐。
F细胞与组织工程：细胞培养液澄清换液（去代谢废物、留生长因子）；干细胞外泌体的纯化与缓冲液置换。
纳米制剂与药物递送：医用纳米载体、脂质体等的纯化与缓冲交换，保障制剂稳定性。
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