(3)排阻极限
排阻极限是指不能进入凝胶颗粒孔穴内部的最小分子的分子量。所有大于排阻极限的分子都不能进入凝胶颗粒内部,直接从凝胶颗粒外流出,所以它们同时被最先洗脱出来。排阻极限代表一种凝胶能有效分离的最大分子量,大于这种凝胶的排阻极限的分子用这种凝胶不能得到分离。例如SephadexG-50的排阻极限为30,000,它表示分子量大于30,000的分子都将直接从凝胶颗粒之外被洗脱出来。
(4)分级分离范围
分级分离范围表示一种凝胶适用的分离范围,对于分子量在这个范围内的分子,用这种凝胶可以得到较好的线性分离。例如Sephadex G-75对球形蛋白的分级分离范围为3,000-70,000,它表示分子量在这个范围内的球形蛋白可以通过Sephadex G-75得到较好的分离。应注意,对于同一型号的凝胶,球形蛋白与线形蛋白的分级分离范围是不同的。
(5)吸水率和床体积
吸水率是指1g 干的凝胶吸收水的体积或者重量,但它不包括颗粒间吸附的水份。所以它不能表示凝胶装柱后的体积。而床体积是指1g 干的凝胶吸水后的最终体积。
(6)凝胶颗粒大小
层析用的凝胶一般都成球形,颗粒的大小通常以目数(mesh)或者颗粒直径(mm)来表示。柱子的分辨率和流速都与凝胶颗粒大小有关。颗粒大,流速快,但分离效果差;颗粒小,分离效果较好,但流速慢。一般比较常用的是100-200目。
凝胶的种类和性质
凝胶的种类很多,常用的凝胶主要有葡聚糖凝胶(dextran)、聚丙烯酰胺凝胶(polyacrylamide)、琼脂糖凝胶(agarose)以及聚丙烯酰胺和琼脂糖之间的交联物。另外还有多孔玻璃珠、多孔硅胶、聚苯乙烯凝胶等等。下面将分别介绍。
(1)葡聚糖凝胶
葡聚糖凝胶是指由天然高分子-葡聚糖与其它交联剂交联而成的凝胶。葡聚糖凝胶主要由Pharmacia Biotech 生产。常见的有两大类,商品名分别为Sephadex 和Sephacryl。
葡聚糖凝胶中最常见的是Sephadex 系列,它是葡聚糖与3-氯-1,2环氧丙烷(交联剂)相互交联而成,交联度由环氧氯丙烷的百分比控制。Sephadex 的主要型号是G-10 ~ G-200,后面的数字是凝胶的吸水率(单位是mL / g 干胶)乘以10。如Sephadex G-50,表示吸水率是5mL/g 干胶。Sephadex 的亲水性很好,在水中极易膨胀,不同型号的Sephadex 的吸水率不同,它们的孔穴大小和分离范围也不同。数字越大的,排阻极限越大,分离范围也越大。Sephadex 中排阻极限最大的G-200为8×105。
Sephadex 在水溶液、盐溶液、碱溶液、弱酸溶液以及有机溶液中都是比较稳定的,可以多次重复使用。Sephadex 稳定工作的pH 一般为为2~10。强酸溶液和氧化剂会使交联的糖苷键水解断裂,所以要避免Sephadex 与强酸和氧化剂接触。Sephadex 在高温下稳定,可以煮沸消毒,在100 °C 下40 min 对凝胶的结构和性能都没有明显的影响。Sephadex 由于含有羟基基团,故呈弱酸性,这使得它有可能与分离物中的一些带电基团(尤其是碱性蛋白)发生吸附作用。但一般在离子强度大于0.05的条件下,几乎没有吸附作用。所以在用Sephadex 进行凝胶层析实验时常使用一定浓度的盐溶液作为洗脱液,这样就可以避免Sephadex 与蛋白发生吸附,但应注意如果盐浓度过高,会引起凝胶柱床体积发生较大的变化。Sephadex 有各种颗粒大小(一般有粗、中、细、超细)可以选择,一般粗颗粒流速快,但分辨率较差;细颗粒流速慢,但分辨率高。要根据分离要求来选择颗粒大小。Sephadex 的机械稳定性相对较差,它不耐压,分辨率高的细颗粒要求流速较慢,所以不能实现快速而高效的分离。另外,Sephadex G-25和G-50中分别加入羟丙基基团反应,形成LH 型烷基化葡聚糖凝胶,主要
型号为Sephadex LH-20和LH-60,适用于以有机溶剂为流动相,分离脂溶性物质,例如胆固醇、脂肪酸激素等。
Sephacryl 是葡聚糖与甲叉双丙烯酰胺(N,N'-methylenebisacrylamide)交联而成。是一种比较新型的葡聚糖凝胶。Sephacryl 的优点就是它的分离范围很大,排阻极限甚至可以达到108,远远大于Sephadex 的范围。所以它不仅可以用于分离一般蛋白,也可以用于分离蛋白多糖、质粒、甚至较大的病毒颗粒。 Sephacryl 与Sephadex 相比另一个优点就是它的化学和机械稳定性更高:Sephacryl 在各种溶剂中很少发生溶解或降解,可以用各种去污剂、胍、脲等作为洗脱液,耐高温,Sephacryl 稳定工作的pH 一般为3~11。另外Sephacryl 的机械性能较好,可以以较高的流速洗脱,比较耐压,分辨率也较高,所以Sephacryl 相比Sephadex 可以实现相对比较快速而且较高分辨率的分离。


