凝膠過濾層析,又稱為分子篩層析或體積排阻層析。分子篩層析是利用有一定孔徑范圍的多孔凝膠作為固定相,對混合物中各組分按分子大小進行分離的層析技術。具有分子篩作用的物質很多,如浮石、瓊脂、瓊脂糖、聚乙xi烯醇、聚丙烯酰胺、葡聚糖凝膠等。
支持物是人工合成的交聯高聚物,在水中膨脹后成為凝膠。凝膠內為內水層,凝膠周圍的水為外水層。控制交聯度以形成不同孔徑的網狀結構。交聯度小的孔徑大,交聯度大的孔徑小。
凝膠只允許被分離物質中小于孔徑的分子進入,大于孔徑的分子被排斥在外水層,最先被洗脫下來。而進入孔徑的分子也按分子量大小大致分離成不同的區帶。選擇不同規格的凝膠,可把一個混合物按分子量的差異分成不同的組分。這種方法曾被稱為分子篩。
常用的凝膠商品有:葡聚糖凝膠(sephadex)、聚丙烯酰胺凝膠(bio-gel)、瓊脂糖凝膠(sepharose)和聚苯乙烯凝膠(styragel)等。
凝膠過濾層析的應用特點
⑴脫鹽:高分子(如蛋白質、核酸、多糖等)溶液中的低分子量雜質,可以用凝膠層析法除去,這一操作稱為脫鹽。本法脫鹽操作簡便、快速、蛋白質和酶類等在脫鹽過程中不易變性。適用的凝膠為SephadexG-10、15、25或Bio-Gel-p-2、4、6.柱長與直徑之比為5-15,樣品體積可達柱床體積的25%-30%,為了防止蛋白質脫鹽后溶解度降低會形成沉淀吸附于柱上,一般用醋酸銨等揮發性鹽類緩沖液使層析柱平衡,然后加入樣品,再用同樣緩沖液洗脫,收集的洗脫液用冷凍干燥法除去揮發性鹽類。
⑵用于分離提純:凝膠層析法已廣泛用于酶、蛋白質、氨基酸、多糖、激素、生物堿等物質的分離提純。凝膠對熱原有較強的吸附力,可用來去除無離子水中的致熱原制備注射用水。
⑶測定高分子物質的分子量:用一系列已知分子量的標準品放入同一凝膠柱內,在同一條件下層析,記錄每一分鐘成分的洗脫體積,并以洗脫體積對分子量的對數作圖,在一定分子量范圍內可得一直線,即分子量的標準曲線。測定未知物質的分子量時,可將此樣品加在測定了標準曲線的凝膠柱內洗脫后,根據物質的洗脫體積,在標準曲線上查出它的的分子量。
⑷高分子溶液的濃縮:通常將SephadexG-25或50干膠投入到稀的高分子溶液中,這時水分和低分子量的物質就會進入凝膠粒子內部的孔隙中,而高分子物質則排阻在凝膠顆粒之外,再經離心或過濾,將溶脹的凝膠分離出去,就得到了濃縮的高分子溶液