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Hoje, vamos ver por que é melhor escolher uma coluna integral do que uma coluna de preenchimento de partículas porosas convencionais quando se trata de otimização de ácidos nucleicos.Coloque um primeiro.A animação do princípio da purificação do ácido nucleico da coluna integral, a imagem é viva e fácil de entender, e muitos dos pontos-chave deste artigo são retratados na animação. Se você terminar de ver a animação e não tiver interesse, então não é necessário ler o texto abaixo, porque o artigo é muito longo e demorado.

= coluna de preenchimento de partículas porosas e coluna inteira

Conceitos básicos de difusão e convexão

Transmissão de massa por difusão em meios porosos

Na cromatografia, a distância entre a fase fixa e a fase de fluxo é muito pequena, em escala nanométrica a micrométrica, mas essa distância é muito grande para meios porosos que dependem de formas de difusão para realizar o processo de transferência de massa biomolécular. Em uma coluna cromatográfica cheia de partículas porosas,A difusão é a forma como moléculas solúveis entram e saem do interior da partícula.（Porque a velocidade interna é 0.），Quanto maior é a molécula solúvel, mais lenta é a difusão e menor é a capacidade de ligação dinâmica do meio poroso em fase fixa.

Além disso,Na cromatografia de partículas porosas, a interação entre transmissão de massa de convexão e transmissão de massa de difusão também resulta em uma redução da capacidade de ligação do meio de fase fixa.. Ele tem um tempo muito curto para se espalhar para dentro das partículas porosas antes que a convecção empurre as biomacérulas. Quanto mais rápido for a velocidade de fluxo, mais curto será o tempo da janela, e o solúvel não chegará a se espalhar para dentro do átreo da partícula, já será lavado pela convexão, portanto, a capacidade de ligação das partículas será menor. A redução da capacidade de ligação do meio de solidificação cromatográfica devido à redução do coeficiente de difusão macromolecular pode ser compensada pela redução da velocidade de fluxo. Em resumo,Em meio de partículas porosas, a capacidade de combinação fixa é inversamente proporcional à velocidade de fluxo e ao tamanho do solúvel。

A transmissão heterogênea ocorre em partículas porosas e, se a velocidade de fluxo é muito rápida, o processo de difusão lento não consegue alcançar o equilíbrio de concentração das moléculas solúvidas dentro do poro da partícula e entre o espaço da partícula.

Efeito da velocidade de fluxo na capacidade de ligação dinâmica de meios de fase fixa. Figura esquerda: devido ao aumento da velocidade de fluxo, a eficiência da transmissão de massa de difusão diminui e a capacidade de ligação do meio poroso diminui com o aumento da velocidade de fluxo. Figura à direita: A massa de transferência de convecção está na coluna geral, e a capacidade de ligação do meio de fase sólida não é afetada pela velocidade de fluxo. Nota: A curva aqui é chamada de Curva de Breakthrough, onde as coordenadas longitudinais referem-se à quantidade total de proteína perdida devido à sobrecarga e as coordenadas transversais referem-se à quantidade de proteína carregada por ml de matriz (mg de carga de proteína / volume médio (mg / ml)).

Diferenças de abertura do meio de fase sólida e área de combinação

A matéria macromolecular, como o ácido nucleico, tem maior capacidade de ligação em toda a coluna.A coluna global fornece uma área de superfície de ligação maior para as macromoléculas biológicas relacionadasPara colunas inteiras, toda a área superficial do tubo interno pode ser ligada por moléculas solúveis.

Nas colunas de cromatografia de meios porosos, as moléculas solúveis podem entrar em contato sem obstáculos com toda a área de superfície externa da partícula, mas a área de superfície externa representa apenas 2% da área de superfície interna do átreo da partícula. Apenas partículas maiores podem acomodar moléculas solúveis maiores, no entanto,Para que as moléculas solídas sejam ligadas sem restrições à superfície interna da partícula, o diámetro médio da partícula é mais de dez vezes superior ao da molécula solída.Mais. É muito raro ter um diámetro superior a 100 nm em meios porosos, porque o diámetro excedente reduz a estabilidade das partículas.

O tamanho do solúvido e o tamanho do átreo das partículas afetam gravemente a capacidade de ligação do meio

ADN plasmídico adsorbido na superfície do meio

Portanto,A partir da combinação da massa do abertura da partícula e da área da unidade do meio,A coluna global é mais adequada para solíduos macromolecularesPorque pode fornecer maior capacidade de ligação de mídia. EPara pequenas moléculas（Proteína）Por exemplo, os meios porosos têm capacidade de ligação mais eficiente。

Diferenças de capacidade de ligação de moléculas solúvidas de diferentes tamanhos em colunas inteiras e meios porosos

Fluxo estratificado em colunas inteiras e turbulência em meios porososDevido à presença de atrito, a velocidade de fluxo da superfície do meio é de 0, quanto mais longe da superfície do meio, mais rápida é a velocidade de fluxo da camada, causando a dispersão da camada.

Difusão é inimigo da resolução cromatográfica。Em toda a coluna, há apenas uma dispersão fraca de estratospara moléculas solúveis de todos os tamanhos, em várias velocidades de fluxo,Todos com boa resolução cromatográficaAo contrário,As fontes de dispersão são mais e mais graves em meios porososPrincipalmenteInclui difusão ineficiente e turbulente。À medida que a velocidade de fluxo aumenta, as moléculas solúveis aumentam, e quanto mais lenta a difusão, pior é o grau de difusão total,Quanto menor a resolução。

Diferentes meios, diferentes velocidades de fluxo, causam diferentes tipos de difusão, afetando assim a resolução cromatográfica.A resolução da coluna global não é afetada pelas moléculas solúveis e pela velocidade de fluxo.

Força de corte turbulenta gerada pelo espaço das partículas porosas

Resumo

A coluna integral é usada como fase fixa cromatográfica de 4ª geração, com vantagens especiais em comparação com os meios porosos tradicionais em termos de separação rápida das macromoléculas biológicas purificadas, e as excelentes propriedades de purificação da coluna integral são determinadas por suas propriedades intrínsecas, com base no modo de transmissão de massa de convexão e capacidade de ligação eficiente (especialmente as macromoléculas biológicas); Alta resolução independente do tamanho do solúvel e da velocidade do fluido; Sem limite de abertura, ampla área de superfície combinada; fraca força de corte. A obtenção de DNA plasmídico de alta qualidade e moléculas de RNA de alta pureza é uma fonte de processo crucial para vacinas de DNA ou RNA. Devido à enorme massa e diâmetro, é uma excelente escolha quando se desenvolve um processo de purificação molecular de DNA plasmódico ou RNA, com mais desempenho * para colunas globais.