凝胶色谱柱简介

凝胶种类及性质

（一）聚丙烯酰胺凝胶

聚丙烯酰胺凝胶是一种人工合成凝胶，是以丙烯酰胺为单位， 由甲叉双丙烯酰胺交联成的，经干燥粉碎或加工成形制成粒状，控制交联剂的用量可制成各种型号的凝胶。交联剂越多，孔隙越小。聚丙烯酰胺凝胶的商品为生物胶－P （Bio-Gel P），由日本tosoh的TSKGEL的pw系列，适合蛋白和多糖的纯化。即丙烯酰胺和少量交联剂甲叉双丙烯酰胺，在催化剂过硫酸铵作用下聚合形成凝胶。

聚丙烯酰胺（PAM，polyacrylamide）

聚丙烯酰胺简称PAM，分子量100～500万。聚丙烯酰胺主要有两种商品形式，一种是粉末状的，另一种是胶体，还有聚丙烯酰胺乳液 (上海合成树脂研究所研制) 。易溶于冷水，速度很慢，高分子量的聚丙烯酰胺当浓度超过10％以后．就会形成凝胶状结构。提高温度可以稍微促进溶解，但温度不得超过50℃，以防发生分子降解。难溶于有机溶剂。温度超过120 ℃时分解。中性，无毒。用作增稠剂、絮凝剂、减阻剂，具有凝胶、沉降、补强等作用。贮存于阴凉、通风、干燥的库房内，防潮、避光、防热。存放时间不宜过长。

（二）交联葡聚糖凝胶（Sephadex）

⑴ Sephadex G 交联葡聚糖的商品名为Sephndex，不同规格型号的葡聚糖用英文字母G表示，G后面的阿拉伯数为凝胶得水值的10倍。例如，G-25为每克凝胶膨胀时吸水2.5克，同样G-200克每克千胶吸水20克。交联葡聚糖凝胶的种类有G-10，G-15，G-25，G-50，G-75，G-100，G-150，和G-200。因此，“G”反映凝胶的交联程度，膨胀程度及分部范围。

⑵ Sephadex LH-20，是Sephadex G-25的羧丙基衍生物，能溶于水及亲脂溶剂，用于分离不溶于水的物质。

（三）琼脂糖凝胶

琼脂糖 Agarose，缩写为 AG，是琼脂中不带电荷的中性组成成份，也译为琼胶素或琼胶糖。琼胶糖化学结构由β-D-吡喃半乳糖 (1-4) 连接3,6-脱水α-L-吡喃半乳糖基单位构成。

把琼脂糖，即几乎不含硫酸根的主要成分为多糖的琼脂，溶于热水，冷却制成的凝胶。制成的小颗粒用于凝胶过滤。适于用sephadex不能分级分离的大分子的凝胶过滤，若使用5％以下浓度的凝胶，也能够分级分离细胞颗粒、病毒等。利用其吸附性小的特点，有时用它代替琼脂、以作为免疫电泳或凝胶内沉降反应的支持物。

琼脂糖凝胶商品名很多，常见的有:

凝胶色谱柱Sepharose （瑞典，pharmacia ），Bio-Gel-A（美国，Bio-Rad）等。琼脂糖凝胶是依靠糖链之间的次级链如氢键来维持网状结构，网状结构的疏密依靠琼脂糖的浓度。一般情况下，它的结构是稳定的，可以在许多条件下使用（如水，pH4-9范围内的盐溶液）。琼脂糖凝胶在40℃以上开始融化，也不能高压消毒，可用化学灭菌活处理。

（四）聚苯乙烯凝胶

商品为Styrogel，具有大网孔结构，可用于分离分子量1600到40，000，000的生物大分子，适用于有机多聚物，分子量测定和脂溶性天然物的分级，凝胶机械强度好，洗脱剂可用甲基亚砜。

填料合成技术

凝胶色谱填料合成技术的进展主要在下面四个方面：填料的微球化、窄粒度分布多孔硅微球的合成成功、小孔径多孔硅微球合成成功以及新的硅微球表面化学改性的发展。近年来在这方面有较多的新产品，ZG也有许多单位在研制和生产。GX凝胶色谱正在迅速改变凝胶色谱的应用面。

四种多孔硅胶的理论塔板数 

GX色谱柱除了对填料的粒度有要求外，对粒度分布也要求相当窄。用一般的制备方法往往得到粒度较宽的产品，需要进一步过筛。当填料的粒度在30微米以下时，这种过筛非常困难，已经成为填料制备上一个较大的技术难关。Kirkland，Z近利用了尿素和甲醛在酸性介质中形成大小均匀的液体高聚物，加入某种硅溶胶时，硅溶胶的微珠将在液体高聚物中凝聚。Z后把有机高聚物灼烧掉后就能得到由微粒硅珠堆积而成的多孔填料。这种堆积硅珠是球形的，粒度分布很窄，填料的孔径决定于原始硅溶胶的规格，用不同的硅胶就可以制得不同孔径的填料。柴志宽等则利用一种硅胶制成粒度分布窄的填料后，再利用适当的扩孔方法以得到各种孔径的填料。从这些方法制得的微球填料，粒度分布可以达到相当窄，所以可以不经筛选直接使用。

用GPC和GPC-LALLS得到PS标样分子量比较 

随着进样技术和色谱柱接头设计的改进，现在已经可以得到柱效每米在八万到十万的凝胶色谱填料。Wheals用四种GPC用的微球硅胶装填色谱柱，都能达到每米八万到十万块塔板数的GX。他用这种色谱柱有效地进行了案件侦查中所要求的分析问题。

实验技术

（一）层析柱

凝胶渗透色谱仪 

层析柱是凝胶层析技术中的主体，一般用玻璃管或有机玻璃管。层析柱的直径大小不影响分离度，样品用量大，可加大柱的直径，一般制备用凝胶柱，直径大于2厘米，但在加样时应将样品均匀分布于凝胶柱床面上。此外，直径加大，洗脱液体体积增大，样品稀释度大。分离度取决于柱高，为分离不同组分，凝胶柱床必须有适宜的高度，分离度与柱高的平方根相关，但由于软凝胶柱过高挤压变形阻塞，一般不超过1米。分族分离时用短柱，一般凝胶柱长20-30厘米，柱高与直径的比较5：1─10：1，凝胶床体积为样品溶液体积的4-10倍。分级分离时柱高与直径之线为20：1─100：1，常用凝胶柱有50×25厘米，10×25厘米。层析柱滤板下的死体积应尽可能的小，如果支掌滤板下的死体积大，被分离组分之间重新混合的可能性就大，其结果是影响洗脱峰形，出现拖尾出象，降低分辩力。在精确分离时，死体积不能超过总床体积的1/1000。

（二）凝胶的选择

根据所需凝胶体积，估计所需干胶的量。一般葡聚糖凝胶吸水后的凝胶体积约为其吸水量的2倍，例如Sephadex G-20的吸水量为20，1 克Sephadex G─200吸水后形成的凝胶体积约40ml。凝胶的粒度也可影响层析分离效果。粒度细胞分离效果好，但阻力大，流速慢。一般实验室分离蛋白质采用100-200号筛目的的Sephadex G-200效果好，脱盐用Sephadex G-25、G-50，用粗粒，短柱，流速快。

（三）凝胶的制备

商品凝胶是干燥的颗粒使用前需直接在欲使用的洗脱液中膨胀。为了加速膨胀，可用加热法，即在沸水浴中将湿凝胶逐渐升温至近沸，这样可大大中速膨胀，通常在1-2小时内即可完成。特别是在使用软胶时，自然膨胀需24小时至数天，而用加热法在几小时内就可完成。这种方法不但节约时间，而且还可消毒，除去凝胶中污染的细菌和排除胶内的空气。

（四）样品溶液的处理

样品溶液如有沉淀应过滤或离心除去，如含脂类可高速离心或通过Sephadex G-15短柱除去。样品的粘度不可大，含蛋白为超过4％，粘度高影响分离效果。上柱样品液的体积根据凝胶床体积的分离要求确定。分离蛋白质样品的体积为凝胶床的1-4％（一般约0.5-2ml），进行分族分离时样品液可为凝胶床的10％，在蛋白质溶液除盐时，样品可达凝胶床的20-30％。分级分离样品体积要小，使样品层尽可能窄，洗脱出的峰形较好。