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透析膜的使用选择

自上世纪50年代起,透析就已经成为生命科学实验室分离生物大分子复合物的常用技术,虽然在很长一段时间内,由于超滤及离心技术的推广,透析技术并没有得到很大的改进,特别是传统透析方式由于操作繁琐,耗时等原因,会有不小的困扰。但现在,spectrumlabs推出了新一代即用型生物技术级透析装置,使透析这项传统的基础实验技术,在使用的简便性和实用性方面得到了长足的进步。

透析是根据半透膜对大、小分子不同尺寸的选择性扩散过程,实现分离的技术。常见的蛋白质或核酸样品中,常会含有不需要的小分子物质,如缓冲盐溶液(Tris、PBS)、还原剂(二硫苏糖醇DTT、β-巯基乙醇BME)或保存剂(叠氮化钠、**剂)等。

将样品置于透析膜内,透析液置于透析膜外(一般为样品体积的200-300倍),使膜两侧形成浓度梯度,分子会从膜一侧扩散通过膜进入另一侧,并*终达到平衡。一旦达到平衡,透析(扩散)停止。通常情况下,接**衡状态时,扩散速率会降低,所以每隔一段时间需要更换透析液,以维持浓度梯度,驱动透析过程进行。

膜的选择是透析成功的关键。半透膜的孔径需足够大,以使小分子物质通过,但同时又需足够“小”,以限制大分子物质。理想的透析膜需很“薄”、具有大小均一的膜孔、且不结合蛋白质或核酸。常见的再生纤维素或纤维素酯即是较为理想的透析膜材质选择。

另一个影响透析膜选择的重要参数是截留分子量(MWCO),我们将其定义为膜截留率至少为90%的分子的分子量。但在实际操作中,分子通过膜的扩散过程还受到分子形状、水合程度、离子电荷及极性等因素的影响,所以需做综合测试及评估。

样品和透析液的体积也是需要考虑的重要参数,理想的情况是较小的样品体积使用较大的透析液体积,以使浓度梯度*大化。需要考虑样品体积是因为透析后样品的处理或应用通常具有一定的*小体积要求。但是只要能满足*小体积要求,一般不推荐透析过多的样品。因为基于给定样品的膜表面积,小体积样品的透析速率比大体积样品要快得多。此外,样品与固相界面接触的时间越长,样品损失的可能性越高,蛋白质或核酸发生非特异性结合或变性的几率越大。

其它问题关注

1) 膜的留分子量(MWCO)到底有多**?

MWCO可以作为衡量膜截留性能的指标,但MWCO并不是优良的、**的数值,所以选择膜MWCO时,建议根据需要截留的大分子物质和需要扩散去除的小分子物质,对不同MWCO的膜进行测试,一般推荐膜MWCO为需截留物质分子量的50-80%,同时需至少为需去除物质分子量的100倍。

早期的透析膜产品因为生产技术及质控的原因,MWCO一般控制在2kD-20kD以内,经过技术革新,现在我们可提供截留分子量范围更广的透析膜产品,低至0.1kD,高可达1,000kD。每种规格的透析膜均具有特定的截留性能,可使用已知分子量的物质对MWCO进行检测。

2) 透析时一定要搅拌吗?

搅拌可显著缩短透析时间。所有的膜都具有内表面和外表面,从膜的样品一侧到透析液一侧并没有固定直径的通道,相反,样品中的小分子量物质扩散进入内表面的膜孔,然后通过膜内部,再从膜外表面的膜孔透出,进入膜外扩散层“微环境”,扩散层内小分子物质的浓度显著高于透析液的其它位置。搅拌可快速、有效地打破扩散层微环境,维持浓度梯度,保证透析进行。


3) 透析温度应如何把握?

温度对透析的进行也有一定程度地影响,因为分子在较高的温度下会更快地移动扩散,但前提是操作温度不影响产品的活性。所以,除特殊样品外,一般在环境温度或室温下进行即可。

4) 怎样判定透析已经结束?

判定透析结束并没有简单、**的标准。一般来说,只要样品中的小分子含量降低到不影响后续实验即可认为透析完成。

5) 需要对膜进行预处理吗?

spectrumlabs透析膜出厂前已经预处理。部分规格的膜产品可能含有少量的甘油或硫化物,正常情况下,这些小分子在透析过程中即可自动扩散去除。如处理的样品较为敏感,也可在使用前用超纯水对膜进行预冲洗,对于在膜生产过程中可能存在的痕量重金属,可使用重金属漂洗液去除。


Spectra/Por Float-A-Lyzer G2即用型透析装置(CE膜)采用预制型膜管,极大地提高了样品/膜比表面积,可显著缩短分子的迁移距离,使透析速率更快。同时Spectra/Por Micro Float-A-Lyzer微量即用型透析装置可处理低至100μl的样品,如使用较大量的透析液,维持高浓度梯度,即可得到极高的透析速率。

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