超大孔单分散聚合物层析介质用于病毒分离纯化

传统生物层析介质不能有效用于病毒分离纯化很主要的原因是其孔径太小，病毒不能扩散到传统层析介质的内孔里，因此可及比表面积低，吸附载量低，而超大孔单分散层析介质由于粒径均匀，孔径大（>400 纳米）因此病毒可以有效的扩散到孔内部空间，使得静态吸附载量大幅度提升。超大孔结构还可以有效降低病毒与填料表面配基之间多位点结合，避免亚基的解聚，使得病毒结构稳定性得到大幅度的提高。另外超大孔聚合物层析介质用于病毒及类病毒（疫l苗）分离纯化的优点是其分离模式与传统生物制药层析分离纯化方法基本一样，容易放大生产，重复性好。但超大孔层析介质制备技术难度大，且其机械强度差，耐压性差，容易破碎，导致筛板堵塞，压力升高等缺点。虽然纳微已经可以制备孔径大于高达800纳米的超大孔径聚合物微球，但要满足病毒大规模分离纯化，还需要进一步解决超大孔微球机械强度问题。

以下为纳微超大孔径DEAE离子交换层析介质在流l感病毒（H5N2）纯化中的数据，结果显示超大孔介质对流l感病毒的分离纯化比传统层析介质具有明显的优势。

小粒径无孔单分散层析介质用于病毒的分离纯化

传统的层析介质填料都是多孔的微球，因为多孔微球材料的比表面积大，因而可以对一般生物分子分离提供较高的吸附载量。层析介质的孔径一般都小于2000?（通常都小于100纳米）。而很多病毒颗粒的粒径一般都大于20纳米，有的甚至都超过100纳米。由于体积排阻的原因，病毒颗粒无法扩散进入层析介质的孔内，因而在层析吸附病毒颗粒时只有介质微球的外表面可以利用，孔内表面积由于体积排阻的原因而无法吸附病毒颗粒。然而，病毒样品中的杂质分子一般都比病毒小，因而可以扩散进入层析介质孔内被吸附在里面。由于传统层析介质孔内表面积远远大于介质微球外表面积，杂质吸附往往由于孔内表面积的存在而非常显著，吸附洗脱时杂质含量因而较高，病毒颗粒纯化效果往往不理想。无孔层析介质由于没有大量只能容纳杂质进入而病毒颗粒无法扩散进入的内孔，病毒颗粒在介质外表面的层析吸附量虽然不会有明显变化，但样品中的杂质被层析吸附的量会显著减少。因此经无孔层析填料层析洗脱后，病毒样品的分离纯度显著提高。

抗l体的层析分离步骤基本都可以采用标准化的三步曲：步用Protein A介质进行抗l体捕获和浓缩；第二步用离子交换进行中间纯化以去除多聚体，宿主蛋白等杂质；第三步是精纯去除剩余DNA，Endotoxin,Protein A 等微量杂质。在这三步抗l体的分离纯化过程中，步的Protein A亲和捕获占据分离纯化成本80%以上，也是下游分离纯化的瓶颈所在。亲和层析之所以成本高的主要原因：首先是Protein A 价格昂贵，其价格是普通层析介质十几倍；第二，Protein A使用寿命短，一般离子交换填料使用寿命多达1000次，而亲和填料寿命通常在100-200次；第三，Protein A 用于抗l体的捕获和浓缩，需要处理大体积的发酵液，而亲和步骤载量往往又低于阴阳离子交换层析，使得亲和层析介质使用量比中间纯化或精纯的要多得多。因此，要降低抗l体的生产成本，解决抗l体的生产瓶颈关键在于改进步Protein A 亲和捕获。

  目前市场上主流Protein A产品是GE生产的以琼脂糖为基质的产品，也是早商业化的产品。琼脂糖为基质的Protein A 介质具有载量高，亲水性能好，非特异性吸附低等优点，但琼脂糖介质天然缺陷是机械强度差，因此也被称为软胶。由于该介质耐压性能差，生产中需要降低柱高、减小流速以防止压力过高造成柱床塌陷，限制了抗l体批处理量及抗l体生产效率。软胶Protein A 另外一个缺陷是传质速度慢，主要原因是软胶孔径较小，排阻大。因此软胶Protein A 都需要驻保留时间长，流速慢条件下，抗l体吸附载量才会比较高，但在高流速下动态载量下降的非常快。因此一个理想的抗l体纯化用Protein A 介质需要具有高流速，高载量，高机械强度，及更长的使用寿命等特点。Protein A 介质载量是由微球孔径，比表面积，配基密度来决定的；机械强度则是由Protein A基球材料化学组成，交联度及孔隙率来决定的；Protein A 配基脱落及使用寿命主要由配基，基球性能及偶联方式来决定。实现Protein A 亲和介质的国产化需要从底层开始。