圖35-3顯示了從蛋白質(zhì)溶液中吸附內毒素的原理。陰離子交換配體和一切內毒素選擇性配體在工作條件下帶正電荷網(wǎng),如此,帶負電荷的蛋白質(zhì)和內毒素在低離子力時(shí)被吸附,此時(shí)蛋白質(zhì)和內毒素幾乎不能回復。當吸附能力耗盡之后(不取決于是否系內毒素特異性),蛋白質(zhì)的回復便可接近100%。所采用配體的結合位點(diǎn)的多少對蛋白質(zhì)和內毒素來(lái)講是一樣多的,所以蛋白質(zhì)和內毒素對這些結合位點(diǎn)的競爭影響了內毒素的清除。同樣,對于一些已經(jīng)被吸附的內毒素來(lái)說(shuō),在蛋白質(zhì)濃度比內毒素濃度高出6個(gè)數量級的情況下也是可以被取代下來(lái)的。
另一方面,內毒素和帶陽(yáng)離子電荷網(wǎng)的蛋白質(zhì)形成復合物以致親和配體和蛋白質(zhì)競爭內毒素,如果在吸附劑表面的電荷密度高或者使用一種選擇配體,使得平衡傾向于吸附劑,則可使內毒素得到去除。當帶陽(yáng)離子電荷網(wǎng)的蛋白質(zhì)從陰離子交換劑上解脫時(shí),能得到幾乎100%的蛋白質(zhì)。
迄今為止,以上所提及的吸附劑沒(méi)有一個(gè)已被實(shí)際用于蛋白質(zhì)溶液的內毒素清除。但是,離子力起到了重要的作用,特別是在吸附過(guò)程的最初階段。低離子力的物質(zhì),相當于小于50mmol/L的NaCl,常被推薦用作離子交換劑。具有較高離子力的物質(zhì)如多黏菌素B和DAH,在被用作親和吸附劑時(shí),與配體的結合主要依靠離子間作用力和疏水作用。在合適的條件下,其關(guān)系常數超過(guò)109。多陽(yáng)離子配體較少依靠離子力。蛋白質(zhì)的去污染與其在環(huán)境條件下的等電點(diǎn)及pH值穩定性有很大的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō),當pH值接近蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí),內毒素能最大限度地被去除。強堿或強酸性蛋白質(zhì)的化學(xué)特性使其在純化時(shí)發(fā)生不可逆的丟失,而且沉淀反應也是一個(gè)問(wèn)題,所以必須尋找一個(gè)折中的辦法。對于酸性蛋白質(zhì)而言,環(huán)境pH值應該盡可能接近PI,同時(shí)應該采用多聚的或疏水性弱的配體。等電點(diǎn)接近7的蛋白質(zhì)應該在pH≈PI的環(huán)境下進(jìn)行去污染。雖然用內毒素選擇性配體能得到更好的結果,但陰離子交換劑也可以采用。離子交換劑對堿性蛋白質(zhì)的去污染結果也相當不錯,特別是帶有4條氨基酸基團的配體,它在堿性條件下能顯示出較高的離子密度,并在提高pH值后與內毒素的吸附相當匹配。
應該注意到,不僅僅是帶凈電荷的蛋白質(zhì),也包括所有陽(yáng)離子配體,其電荷密度隨著(zhù)pH值的改變會(huì )發(fā)生變化,但除外那些有4條氨基酸的配體。pH值的升高可導致電荷密度的減少,具體數值可因配體的pK或pI而有差別。
如果內毒素和帶負電荷的蛋白質(zhì)之間的作用是由Ca2+介導的,則應該輔以1~5mol/L的EDTA。EDTA是一種強螯合劑,可使蛋白質(zhì)-Ca2+-內毒素復合物的平衡傾向于解離,由此增進(jìn)吸附劑的去污效果.此外,如果要采用輔以3-吡喃氨基葡萄糖或其他不帶電荷的去污劑,則應事先篩選,因為在應用這些物質(zhì)時(shí)會(huì )帶來(lái)其他問(wèn)題。
評價(jià)層析柱在耗盡其蛋白質(zhì)結合能力之后留在柱里面的內毒素的量是十分必要的,這在部分吸附時(shí)也是一樣的道理,即蛋白質(zhì)或內毒素濃度的變化會(huì )同時(shí)影響到清除效率和蛋白質(zhì)的回收。