基本介紹
- 中文名：高穩定固定金屬親和色譜柱的製備及其穩定性的評價
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李蓉
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
固定金屬親和色譜 (IMAC) 中金屬離子的流失是一個亟待解決的問題。現有方法均未從根本上解決該問題。在前期工作基礎上，本項目首先採用計算化學方法，篩選出可與固定金屬離子強配位的絡合配基，製備出新型高穩定性金屬螯合劑。利用前沿色譜 (FC) 技術，一方面論證初篩絡合配基的穩定性；另一方面從金屬離子絡合配基、蛋白質、溶液環境三個層面綜合出發，通過建立三者與金屬離子之間的吸附平衡模型，考察三者與金屬離子相互作用的平衡特性和熱力學參數，探究在複雜體系下，三者與金屬離子間的相互作用對IMAC柱穩定性的影響。通過上述研究，一方面凝練出具有普適性規律的解決IMAC中金屬離子流失的科學問題；另一方面，將模擬出的適宜洗脫條件套用於實際蛋白的分析研究中，確保在整個分離過程中IMAC柱的穩定性，從而論證方法的可行性。該研究對開發新型高穩定金屬螯合劑，擴展IMAC在食品、藥用蛋白質領域的研究有著重要科學意義。
結題摘要
在固定金屬親和色譜（IMAC）的推廣套用過程中，主要面臨的問題之一是如何提高IMAC柱的穩定性。針對這一長期困擾科研工作者的難題，採取的研究對策主要圍繞著緩衝溶液和競爭劑、金屬離子以及金屬絡合劑這三方面展開。然而現有方法均未從根本上解決IMAC中金屬離子流失的問題，研究的方法和手段仍舊停留在實驗現象的觀察上，並未真正從理論意義的角度研究和探討這一問題。本項目首先採用計算化學方法，篩選出可與固定金屬離子強配位的絡合配基。利用前沿色譜（FC）技術，一方面論證初篩絡合配基的穩定性；另一方面從金屬離子絡合配基、蛋白質、溶液環境（如緩衝溶液的pH和離子強度、競爭劑）三個層面綜合出發，通過建立與金屬離子之間的吸附平衡模型，探究在複雜操作體系下，它們與金屬離子之間的相互作用對IMAC柱穩定性的影響。研究結果表明：（1）採用計算化學方法，有效指導了新型高強度絡合配基的篩選。在配基的篩選過程中發現，配體的齒數，金屬離子的電荷數以及原子半徑均對配體螯合物穩定性有影響，且五齒的IDS明顯要優於常規齒數的配基如IDA，L-Glu和Asp等；Fe3+ ＞ Cu2+ ＞ Ni2+ ＞ Co2+ ＞ Zn2+ ＞ Ca2+。（2）採用FC技術，對不同階段研究對象吸附模型的建立具有重要的理論和套用價值。根據所建立的模型求取吸附參數K和ᴧ值，利用該參數能簡單、快速地評價金屬離子與配體、蛋白質之間的絡合行為。從另一角度，也為高強度金屬螯合配體的篩選提供了依據。（3）探索吸附平衡參數與IMAC固定相穩定性間的科學規律。金屬離子與氨酸配體間的吸附平衡參數值遠大於蛋白質與IMAC柱的吸附平衡參數值，即KML ＞ KMP。這一規律的存在就確保了高穩定性IMAC柱的製備，以及在蛋白質的競爭洗脫過程中IMAC柱的穩定性。（4）新開發的氨羧類單體和二聚體色譜填料，與傳統色譜填料相比，表現出更優異的色譜特性以及金屬螯合特性。該研究對開發新型高穩定性金屬螯合劑，擴展IMAC在食品、藥用蛋白質製備領域的研究有著重要的科學意義。
