離子交換層析(Ion-exchange Chromatography)

　　離子交換層析是利用離子交換劑對需要分離的各種離子具有不同的親和力(靜電引力)而達到分離目的的層析技術。離子交換層析的固定相是離子交換劑，流動相是具有一定pH和一定離子強度的電解質(zhì)溶液。

　　離子交換劑是具有酸性或堿性基團的不溶性高分子化合物，這些帶電荷的酸性或堿性基團與其母體以共價鍵相連，這些基團所吸引的陽離子或陰離子可以與水溶液中的陽離子或陰離子進行可逆的交換。因此根據(jù)可交換離子的性質(zhì)將離子交換劑分為兩大類：陽離子交換劑和陰離子交換劑(圖3-3)。

　　據(jù)離子交換劑的化學性質(zhì)，可將其分為離子交換樹脂、離子交換纖維素和離子交換葡聚糖等多種。

　　離子交換樹脂是人工合成的高分子化合物，生化實驗中所用的離子交換樹脂多為交聯(lián)聚苯乙稀衍生物。離子交換樹脂多用于樣品去離子，從廢液中回收所需的離子和水的處理等。由于它可使不穩(wěn)定的生物大分子變性，因此不適用于對生物樣品進行分離。上海創(chuàng)賽科技提供陽離子交換樹脂，Amberlite®，IRP-69，55464-99-8，商品編號：C16-A11394-100g，價格295元。

　　離子交換纖維素(圖3-4)可用于生物大分子的分離。其缺點是分子形態(tài)不規(guī)則，孔隙不均一，對要求非常嚴格的試驗尚不夠滿意。

　　較為理想的離子交換劑是離子交換葡聚糖凝膠和離子交換瓊脂糖凝膠。它們具有顆粒整齊，孔徑均一等優(yōu)點，往往得到較好的分離效果。上海創(chuàng)賽科技提供陰離子交換樹脂，Amberlite®，IRA402 chloride form，氯型，52439-77-7，商品編號：C16-A11188-250g，價格195元。

　　根據(jù)各種離子交換劑所帶酸性和堿性功能團的不同和其解離能力的差異，各種交換劑又可進一步分為強酸型、弱酸型、強堿型和弱堿型四種，現(xiàn)列于表3-1。

　　離子交換層析的基本過程是：離子交換劑經(jīng)適當處理裝柱后，應該先用酸或堿處理(視具體情況可用一定pH 的緩沖液處理)，使離子交換劑變成相應的離子型(陽離子交換劑帶負電并吸引相反離子H+，陰離子交換劑帶正電并吸引相反離子OH-，加入樣品后，使樣品與交換劑所吸引的相反離子(H+或OH-)進行交換，樣品中待分離物質(zhì)便通過共價鍵吸附于離子交換劑上(圖3-5)，然后用基本上不會改變交換劑對樣品離子親和狀態(tài)的溶液(如起始緩沖液)充分沖洗，使未吸附的物質(zhì)洗出。洗脫待分離物質(zhì)常用兩種方法，一是制作電解質(zhì)濃度梯度，即離子強度梯度。通過不斷增加離子強度，吸附到交換劑上的物質(zhì)根據(jù)其靜電引力的大小而不斷競爭性的洗脫下來;二是制作pH梯度，影響樣品電離能力，也使交換劑與樣品離子親和力下降，當pH梯度接近各樣品離子的等電點時，該離子就被洗脫下來。在實際工作中，離子強度梯度和pH梯度可以是連續(xù)的(稱連續(xù)梯度洗脫)，也可以是不連續(xù)的(稱階段洗脫)。

　　一般來講，前者分離的效果比后者的分離效果理想，梯度洗脫需要梯度混合器來制造離子強度梯度或pH 梯度。圖3-6 為最簡單的一種梯度混合器，它由兩個容器組成，兩容器之間以連通管相連接，與出口連接的容器裝有攪拌裝置，內(nèi)盛起始洗脫液，此洗脫液代表開始洗脫的離子強度(或起始pH);另一容器內(nèi)盛有終末洗脫液，此洗脫液代表洗脫的最后離子強度(或最后pH)。在洗脫過程中，由于終末洗脫液不斷進入起始洗脫液中，并不斷被攪拌均勻，所以流出的洗脫液成分不斷的由起始狀態(tài)向終末狀態(tài)演變形成連續(xù)的梯度變化。

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