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用于傳統(tǒng)小分子的分離方法如重結(jié)晶、精餾等對(duì)生物分子具有破壞性,因此基本上不能用于生物大分子分離純化,使得生物大分子的分離面臨極大挑戰(zhàn)。層析技術(shù)具有極高的分離純化效率,且條件溫和,在分離純化過程中容易保持生物分子的活性,因此層析技術(shù)已成為生物分離的主要的工具。層析分離過程是把混合樣品從裝有層析柱的一端進(jìn)去,由于不同生物分子其尺寸、電荷、疏水等物理性能有差異,使得其與層析柱填充的介質(zhì)作用力(或吸附強(qiáng)度)不同,導(dǎo)致不同分子在層析柱保留時(shí)間不同,因此不同組分的分子可以按順序從柱子另外一端流出來(lái)以達(dá)到分離的目的。層析分離效果主要取決于其層析柱中的層析介質(zhì)微球。由于層析分離純化技術(shù)牽涉到材料、生物、化學(xué)等交叉技術(shù)領(lǐng)域,因此層析介質(zhì)制備技術(shù)門檻高,用于生物分離的層析介質(zhì)中國(guó)基本依賴進(jìn)口。
單分散無(wú)孔微球由于粒徑均一,粒徑大小精l確可控,因此把單分散無(wú)孔微球填充在層析柱中,其球與球之間形成的空隙大小及形狀是可控的。這種空隙大小是由單分散聚合物微球大小決定的,微球越小,間隙越小,因此層析柱的孔隙可以通過改變無(wú)孔微球粒徑大小來(lái)進(jìn)行精l確調(diào)節(jié)。納微已開發(fā)出世l界領(lǐng)l先的微球精準(zhǔn)制造技術(shù),該技術(shù)可以對(duì)微球大小,均勻性進(jìn)行前l所未有的精準(zhǔn)控制。利用該技術(shù)優(yōu)勢(shì)納微開發(fā)出病毒的單分散無(wú)孔聚合物層析介質(zhì),由于層析柱孔隙大小可控、耐壓性好、柱床穩(wěn)定、柱效高、分辨率高等優(yōu)點(diǎn),因此可以顯著提高病毒的純化效率,大幅度提升病毒的純度。這種方法非常適用實(shí)驗(yàn)室分離純化病毒樣品,但該方法使用的是實(shí)心球,因此比表面積低,病毒吸附載量低,不適合大規(guī)模分離純化病毒或類病毒(疫l苗)。
Protein A 介質(zhì)價(jià)格高的主要原因是其生產(chǎn)工藝復(fù)雜,ProteinA 配基是通過生物發(fā)酵生產(chǎn)的,經(jīng)過純化后偶聯(lián)到介質(zhì)上成為Protein A 親和介質(zhì),因此生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的離子交換、疏水、分子篩等介質(zhì)。另一方面Protein A產(chǎn)品主要由歐美幾家供應(yīng)商壟斷,也是價(jià)格居高不下的原因之一。為了降低抗l體生產(chǎn)成本,不少研究工作者在尋找可以取代Protein A且價(jià)格低廉的新型層析介質(zhì)來(lái)純化抗l體,雖然可能在一些個(gè)案中獲得成功,但都無(wú)法撼動(dòng)Protein A 在整個(gè)抗l體分離純化的壟斷地位。ProteinA 親和層析成為過去近30年里抗l體純化捕獲的金標(biāo)準(zhǔn)。因此要降低抗l體親和層析這一步的成本首要的方案是實(shí)現(xiàn)Protein A 介質(zhì)的國(guó)產(chǎn)化以降低產(chǎn)品價(jià)格;其次是通過采用的連續(xù)層析工藝技術(shù)或其它新工藝以提高Protein A 介質(zhì)的利用率并提高抗l體生產(chǎn)效率。當(dāng)然不斷改進(jìn)Protein A 介質(zhì)性能使其具有更高的載量和更長(zhǎng)的使用壽命也可以降低抗l體的生產(chǎn)成本。
高柱床提高抗l體批處理量和生產(chǎn)效率 目前GE 生產(chǎn)的Protein A 軟膠占據(jù)抗l體分離純化的90%市場(chǎng)。由于軟膠機(jī)械強(qiáng)度差,耐壓受限(壓力小于3公斤),為了防止柱床塌陷,一般柱床只裝到15cm高度,嚴(yán)重限制抗l體的生產(chǎn)效率,增加抗l體的生產(chǎn)成本。柱床高不僅可以增加抗l體的批處理量,提供抗l體的生產(chǎn)效率,還可以減少Q(mào)A及QC等配套人員的工作量,減少純化系統(tǒng)的數(shù)量及設(shè)備投資。其實(shí),通過高柱床提高生產(chǎn)效率的方法早在成本更加敏感的胰島素、白蛋白、多肽等生物藥生產(chǎn)上成功實(shí)現(xiàn)。但要增加柱床高度,Protein A 介質(zhì)必須具有高機(jī)械強(qiáng)度性能,以滿足高柱床高流速下產(chǎn)生的壓力。納微開發(fā)的新一代單分散Protein A 介質(zhì)是以高交聯(lián)的單分散聚丙l烯酸酯為基質(zhì),機(jī)械強(qiáng)度高,耐壓性能好。因此柱床可以裝到40cm以上高度,使得抗l體批處理量及生產(chǎn)效率可以提高一倍以上,不僅減少設(shè)備投資及廠房的占用面積,而且大幅度降低生產(chǎn)成本。另外實(shí)驗(yàn)證明提高柱床還可以提高介質(zhì)有效載量和利用率,柱床提高一倍,抗l體上樣量至少增加2.2倍(見表)。高柱床可以解決因?yàn)樯嫌伟l(fā)酵規(guī)模的擴(kuò)大及蛋白表達(dá)量的增加而帶來(lái)下游分離純化生產(chǎn)瓶頸的問題。另外軟膠放大往往只能通過等高放大,而納微生產(chǎn)的高機(jī)械強(qiáng)度Protein A 可以等保留時(shí)間放大。