Sartorius Vivaspin®超濾離心管在蛋白濃縮與緩沖液交換中的技術(shù)原理與應(yīng)用

內(nèi)容簡介： 本文聚焦于蛋白質(zhì)組學(xué)、抗體藥物研發(fā)中頻繁涉及的蛋白樣品濃縮與脫鹽換液需求。文章詳細(xì)闡述了Sartorius Vivaspin®超濾離心管所采用的切向流過濾（Tangential Flow Filtration）原理、不同截留分子量（MWCO）超濾膜的選擇策略，以及其如何高效、溫和地實(shí)現(xiàn)大體積稀樣品的快速濃縮與緩沖液置換。同時(shí)分析了其相較于傳統(tǒng)透析等方法在效率、樣品回收率以及操作簡便性方面的顯著優(yōu)勢，并介紹了其在抗體純化、外泌體分離、酶學(xué)研究中的具體應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞： 超濾離心、切向流過濾、截留分子量、蛋白濃縮、緩沖液交換

正文：

在生物大分子，尤其是蛋白質(zhì)和核酸的制備與純化過程中，濃縮（Concentration）和緩沖液交換（Buffer Exchange）/脫鹽（Desalting）是幾乎不可避免的關(guān)鍵操作步驟。無論是從細(xì)胞培養(yǎng)上清中富集分泌表達(dá)的單克隆抗體，還是對純化后的酶進(jìn)行換液以進(jìn)入下一步生化反應(yīng)，亦或是從復(fù)雜體液中分離外泌體，都需要一種能夠高效、溫和處理樣品的方法。傳統(tǒng)方法如透析（Dialysis）耗時(shí)漫長（通常需要過夜），且容易造成樣品稀釋；而普通離心超濾管則易因濃差極化（Concentration Polarization）和膜堵塞導(dǎo)致效率驟降。Sartorius Vivaspin®超濾離心管通過其設(shè)計(jì)，巧妙地應(yīng)用了切向流過濾（TFF）原理，有效地解決了這些難題。

Vivaspin®的核心在于其超濾膜和樣品池的機(jī)械設(shè)計(jì)。與死端過濾（Dead-End Filtration）不同，切向流過濾的特點(diǎn)是樣品流動(dòng)方向與膜表面平行。在離心過程中，樣品在Vivaspin®的樣品池內(nèi)受到離心力的作用，但其特殊結(jié)構(gòu)促使液體在流經(jīng)膜表面時(shí)產(chǎn)生一個(gè)切向的剪切力（Shear Force）。這個(gè)剪切力能夠持續(xù)“掃過"膜表面，將積聚在膜上的大分子（被截留物）和凝膠層帶走，從而極大地減輕了濃差極化現(xiàn)象，維持了膜的通透性（Flux）和長期過濾效率。這使得處理大量樣品（可達(dá)數(shù)十毫升）并濃縮至小體積（可達(dá)100 μL以下）成為可能，且整個(gè)過程通常在1-2小時(shí)內(nèi)即可完成。

選擇合適的截留分子量（Molecular Weight Cut-Off, MWCO）是成功應(yīng)用超濾技術(shù)的關(guān)鍵。MWCO定義為膜能截留90%以上溶質(zhì)的最小分子量。Sartorius提供從3 kDa到100 kDa等多種規(guī)格的Vivaspin®產(chǎn)品：

• 10 kDa MWCO： 適用于大多數(shù)抗體（IgG ~150 kDa）和較大蛋白的濃縮與換液，是應(yīng)用泛的規(guī)格之一。

• 30 kDa或50 kDa MWCO： 適用于更大分子量的蛋白復(fù)合物或病毒樣顆粒。

• 5 kDa或3 kDa MWCO： 適用于小分子蛋白、多肽或核酸的濃縮和脫鹽，去除小分子雜質(zhì)。

其應(yīng)用場景極其廣泛：

• 單克隆抗體藥物研發(fā)： 在Protein A親和層析后，通常需要將洗脫峰值的抗體從洗脫緩沖液（如低pH值緩沖液）中轉(zhuǎn)換到中性的PBS或 formulation buffer 中，Vivaspin®可以高效地完成這一步驟。

• 外泌體與病毒分離： 通過選擇100 kDa或更大MWCO的膜，可以截留外泌體（50-150 nm）或病毒顆粒，同時(shí)濾去過量的蛋白質(zhì)和核酸雜質(zhì)，是分離富集這些納米顆粒的重要工具。

• 酶動(dòng)力學(xué)研究： 在酶純化后，需要將其置換到特定的反應(yīng)緩沖液中，以避免原有緩沖液成分對酶活的抑制或干擾。

對于需要頻繁進(jìn)行蛋白樣品處理的實(shí)驗(yàn)室而言，Vivaspin®是核心耗材。其需求往往是批量且持續(xù)的。在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實(shí)驗(yàn)缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點(diǎn)。易匯生物的產(chǎn)品運(yùn)營團(tuán)隊(duì)表示，其現(xiàn)貨試劑可實(shí)現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達(dá)，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實(shí)驗(yàn)進(jìn)度穩(wěn)定推進(jìn)。 這種敏捷的供應(yīng)鏈服務(wù)，確保了科研人員能夠及時(shí)獲得所需規(guī)格的Vivaspin®超濾管，保障了蛋白樣品制備流程的順暢進(jìn)行。

總之，Sartorius Vivaspin®超濾離心管通過其創(chuàng)新的切向流設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了生物大分子樣品快速、溫和且高效的濃縮與緩沖液交換，是現(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中得力工具。