选择凝胶另外一个方面就是凝胶颗粒的大小。颗粒小,分辨率高,但相对流速慢,实验时间长,有时会造成扩散现象严重;颗粒大,流速快,分辨率较低但条件得当也可以得到满意的结果。选择时要依据分离的具体情况而定,例如样品中各个组分差别较大,则可以选用大颗粒的凝胶,这样可以很快的达到分离的目的;如果有个别组分差别较小,则要考虑使用小颗粒凝胶以提高分辨率。由于凝胶一般都比较稳定,所以它在一般的实验条件下都可以正常的工作。如果实验条件比较特殊,如在较强的酸碱中进行或含有有机溶剂等等,则要仔细查看凝胶的工作参数,选择合适的类型的凝胶。
(2)凝胶的处理
凝胶使用前要首先要进行处理。选择好凝胶的类型后,首先要根据选择的层析柱估算出凝胶的用量。由于市售的葡聚糖凝胶和丙烯酰胺凝胶通常是无水的干胶,所以要计算干胶用量:干胶用量(g)=柱床体积(mL)/凝胶的床体积(mL/g)。 由于凝胶处理过程以及实验过程可能有一定损失,所以一般凝胶用量在计算的基础上再增加10%-20%。
葡聚糖凝胶和丙烯酰胺凝胶干胶的处理首先是在水中膨化,不同类型的凝胶所需的膨化时间不同。一般吸水率较小的凝胶(即型号较小、排阻极限较小的凝胶)膨化时间较短,在20 °C 条件下需3-4小时;但吸水率较大的凝胶(即型号较大、排阻极限较大的凝胶)膨化时间则较长,20 °C 条件下需十几个到几十个小时,如Sephadex G-100以上的干胶膨化时间都要在72小时以上。如果加热煮沸,则膨化时间会大大缩短,一般在1-5小时即可完成,而且煮沸也可以去除凝胶颗粒中的气泡。但应注意尽量避免在酸或碱中加热,以免凝胶被破坏。琼脂糖凝胶和有些市售凝胶是水悬浮的状态,所以不需膨化处理。另外多孔玻璃珠和多孔硅胶也不需膨化处理。膨化处理后,要对凝胶进行纯化和排除气泡。纯化可以反复漂洗,倾泻去除表面的杂质和不均一
的细小凝胶颗粒。也可以一定的酸或碱浸泡一段时间,再用水洗至中性。排除凝胶中的气泡是很重要的,否则会影响分离效果,可以通过抽气或加热煮沸的方法排除气泡。
(3)凝胶的保存
凝胶的保存一般是反复洗涤去除蛋白等杂质,然后加入适当的抗菌剂,通常加入0.02%的叠氮化钠,4℃下保存。如果要较长时间的保存,则要将凝胶洗涤后脱水、干燥,可以将凝胶过滤抽干后浸泡在50%的乙醇中脱水,抽干后再逐步提高乙醇浓度反复浸泡脱水,至95%乙醇脱水后将凝胶抽干。
置于60 °C 烘箱中烘干,即可装瓶保存。注意膨化的凝胶不能直接高温烘干,否则可能会破坏凝胶的结构。
凝胶层析的基本操作
凝胶层析的基本操作步骤与前面介绍的柱层析的操作过程基本相似,这里就不再重复了。下面主要介绍凝胶层析操作中应注意的一些具体问题。
(1)层析柱的选择
层析柱大小主要是根据样品量的多少以及对分辨率的要求来进行选择。一般来讲,主要是层析柱的长度对分辨率影响较大,长的层析柱分辨率要比短的高;但层析柱长度不能过长,否则会引起柱子不均一、流速过慢等实验上的一些困难。一般柱长度不超过100cm,为得到高分辨率,可以将柱子串联使用。层析柱的直径和长度比一般在1:25-1:100之间。用于分组分离的凝胶柱,如脱盐柱由于对分辨率要求较低,所以一般比较短。
(2)凝胶柱的鉴定
凝胶柱的填装情况将直接影响分离效果,关于填装的方法前面已有介绍,这里主要介绍对填装好的凝胶柱的鉴定。凝胶柱填装后用肉眼观察应均匀、无纹路、无气泡。另外通常可以采用一种有色的物质,如蓝色葡聚糖-2000、血红蛋白等上柱,观察有色区带在柱中的洗脱行为以检测凝胶柱的均匀程度。如果色带狭窄、平整、均匀下降,则表明柱中的凝胶填装情况较好,可以使用;如果色带弥散、歪曲,则需重新装柱。另外值得一提的是,有时为了防止新凝胶柱对样品的吸附,可以用一些物质预先过柱,以消除吸附。
(3)洗脱液的选择
由于凝胶层析的分离原理是分子筛作用,它不象其它层析分离方式主要依赖于溶剂强度和选择性的改变来进行分离,在凝胶层析中流动相只是起运载工具的作用,一般不依赖于流动相性质和组成的改变来提高分辨率,改变洗脱液的主要目的是为了消除组分与固定相的吸附等相互作用,所以和其它层析方法相比,凝胶层析洗脱液的选择不那么严格。由于凝胶层析的分离机理简单以及凝胶稳定工作的pH 范围较广,所以洗脱液的选择主要取决于待分离样品,一般来说只要能溶解被洗脱物质并不使其变性的缓冲液都可以用于凝胶层析。为了防止凝胶可能有吸附作用,一般洗脱液都含有一定浓度的盐。
(4)加样量
关于加样前面已经有所介绍,要尽量快速、均匀。另外加样量对实验结果也可能造成较大的影响,加样过多,会造成洗脱峰的重叠,影响分离效果;加样过少,提纯后各组分量少、浓度较低,实验效率低。加样量的多少要根据具体的实验要求而定:凝胶柱较大,当然加样量就可以较大;样品中各组分分子量差异较大,加样量也可以较大;一般分级分离时加样体积约为凝胶柱床体积的1%-5%左右,而分组分离时加样体积可以较大,一般约为凝胶柱床体积的10%-25%。如果有条件可以首先以较小的加样量先进行一次分析,根据洗脱峰的情况来选择合适的加样量。设要分离的两个组分的洗脱体积分别为Ve1和Ve2,那么加样量不能超过(Ve1-Ve2)。实际由于样品扩散,所以加样量应小于这个值。


