Cromatografia cu schimb de ioni (IEX) este o tehnică care este frecvent utilizată în purificarea biomoleculelor. Aceasta implică separarea moleculelor pe baza sarcinii lor.
Această tehnică exploatează interacțiunea dintre moleculele încărcate într-o probă și părțile încărcate în mod opus în faza de papetărie a matricei de cromatografie. Acest tip de separare este dificil folosind alte tehnici, deoarece sarcina este ușor de manipulat de pH-ul tamponului utilizat.
Sunt posibile două tipuri de separare a schimbului de ioni - schimbul de cationi și schimbul de anioni. În schimbul de anioni, faza staționară este încărcată pozitiv, în timp ce în schimbul de cationi este încărcată negativ.
Principiul cromatografiei cu schimb de ioni
Cromatografia IEX este utilizată în separarea biomoleculelor încărcate. Eșantionul brut care conține molecule încărcate este utilizat ca fază lichidă. Când trece prin coloana cromatografică, moleculele se leagă de siturile încărcate în mod opus în faza staționară.
Moleculele separate pe baza sarcinii lor sunt eluate folosind o soluție de putere ionică variabilă. Prin trecerea unei astfel de soluții prin coloană, are loc separarea foarte selectivă a moleculelor în funcție de diferitele lor încărcături.
Tehnica
Etapele cheie în procedura de cromatografie cu schimb de ioni sunt enumerate mai jos:
- O probă de proteină impură este încărcată în coloana de cromatografie cu schimb de ioni la un anumit pH.
- Proteinele încărcate se vor lega de grupările funcționale încărcate opus din rășină
- Un gradient de sare este utilizat pentru eluarea proteinelor separate. La concentrații mici de sare, proteinele cu puține grupe încărcate sunt eluate și la concentrații mai mari de sare, sunt eluate proteinele cu mai multe grupuri încărcate.
- Proteinele și impuritățile nedorite sunt îndepărtate prin spălarea coloanei.
Un gradient de pH poate fi de asemenea aplicat pentru a elua proteinele individuale pe baza punctului lor izoelectric (pI), adică punctul în care aminoacizii dintr-o proteină poartă sarcină neutră și, prin urmare, nu migrează într-un câmp electric. Deoarece aminoacizii sunt compuși ionici zwitter, aceștia conțin grupuri având atât sarcini pozitive, cât și negative. Pe baza pH-ului mediului, proteinele au o sarcină pozitivă, negativă sau nulă. În punctul lor izoelectric, nu vor interacționa cu porțiunile încărcate în rășina coloanei și, prin urmare, sunt eluate. Un gradient de pH scăzut poate fi utilizat pentru a elua proteinele folosind o rășină schimbătoare de anioni și un gradient de pH crescător poate fi utilizat pentru a eluda proteinele din rășinile schimbătoare de cationi. Acest lucru se datorează faptului că creșterea pH-ului tampon al fazei mobile determină proteina să devină mai puțin protonată (mai puțin încărcată pozitiv), deci nu poate forma o interacțiune ionică cu rășina încărcată negativ, permițând eluarea. În schimb, scăderea pH-ului fazei mobile va determina molecula să devină mai protonată (mai puțin încărcată negativ_, permițând eluarea acesteia).
Selecția rășinii în cromatografia cu schimb de ioni
Rășinile schimbătoare de ioni au grupări funcționale încărcate pozitiv sau negativ legate covalent de o matrice solidă. Matricile sunt fabricate de obicei din celuloză, polistiren, agaroză și poliacrilamidă. Unii dintre factorii care afectează alegerea rășinii sunt schimbătorul de anioni sau cationi, debitul, schimbătorul de ioni slab sau puternic, dimensiunea particulelor rășinii și capacitatea de legare. Stabilitatea proteinei de interes dictează selectarea unui anion sau a unui schimbător de cationi - poate fi utilizat fie un schimbător, dacă stabilitatea nu prezintă probleme.
Aplicațiile cromatografiei cu schimb de ioni
Schimbul de ioni este cea mai utilizată metodă cromatografică pentru separarea și purificarea biomoleculelor încărcate, cum ar fi polipeptide, proteine, polinucleotide și acizi nucleici. Aplicabilitatea pe scară largă, capacitatea și simplitatea ridicate și rezoluția ridicată sunt motivele cheie ale succesului său ca metodă de separare. Cromatografia cu schimb de ioni este utilizată pe scară largă în mai multe aplicații industriale, dintre care unele sunt după cum urmează:
- Separarea și purificarea componentelor sanguine, cum ar fi albumina, factorii de creștere recombinați și enzimele.
- Biotehnologie - Aplicații analitice precum controlul calității și monitorizarea proceselor
- Cercetări alimentare și clinice - pentru a studia soiurile de grâu și corelația proteinuriei cu diferite boli renale.
- Fermentare - Rășinile schimbătoare de cationi sunt utilizate pentru a monitoriza procesul de fermentare în timpul producției de ß-galactozidază.
Referințe
Lecturi suplimentare
Susha Cheriyedath
Susha are o diplomă de licență în chimie și un master în biochimie de la Universitatea din Calicut, India. A avut întotdeauna un interes deosebit pentru științele medicale și ale sănătății. Ca parte a masteratului, sa specializat în biochimie, cu accent pe microbiologie, fiziologie, biotehnologie și nutriție. În timpul liber, îi place să gătească o furtună în bucătărie cu experimentele sale de copt super-dezordonate.
Citații
Vă rugăm să utilizați unul dintre următoarele formate pentru a cita acest articol în eseu, lucrare sau raport:
Cheriyedath, Susha. (2018, 23 august). Cum funcționează cromatografia cu schimb de ioni? Știri-Medical. Adus pe 15 decembrie 2020 de pe https://www.news-medical.net/life-sciences/How-Does-Ion-Exchange-Chromatography-Work.aspx.
Cheriyedath, Susha. „Cum funcționează cromatografia cu schimb de ioni?”. Știri-Medical. 15 decembrie 2020. .
Cheriyedath, Susha. „Cum funcționează cromatografia cu schimb de ioni?”. Știri-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/How-Does-Ion-Exchange-Chromatography-Work.aspx. (accesat la 15 decembrie 2020).
Cheriyedath, Susha. 2018. Cum funcționează cromatografia cu schimb de ioni?. News-Medical, vizualizat la 15 decembrie 2020, https://www.news-medical.net/life-sciences/How-Does-Ion-Exchange-Chromatography-Work.aspx.
News-Medical.Net furnizează acest serviciu de informații medicale în conformitate cu acești termeni și condiții. Vă rugăm să rețineți că informațiile medicale găsite pe acest site web sunt concepute pentru a sprijini, nu pentru a înlocui relația dintre pacient și medic/medic și sfaturile medicale pe care le pot oferi.
News-Medical.net - Un site AZoNetwork