CG-6树脂吸附分离人凝血酶原复合物的研究

CG-6树脂吸附分离人凝血酶原复合物的研究

论文摘要

人凝血酶原复合物浓制剂(Prothrombin Complex Concentrate,PCC,亦称PPSB)是一种主要含有凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ和Ⅹ的血液制品,泛称因子Ⅸ浓制剂。PCC是乙型血友病的重要治疗替代药物,目前主要用进口DEAE Sephadex A50葡聚糖类凝胶型树脂以批式吸附的方法来制备。由于凝胶型树脂机械强度差、生产过程中损失率高、间歇开放性生产操作繁琐、容易染菌及操作人员的生物安全性等限制,使得现在PCC制品生产成本高,限制了PCC制品的产量及其在临床中的应用。因此,研制开发机械强度高、吸附性能优良、成本低廉的人工合成分离介质并将其应用于连续、封闭的柱层析PCC纯化的新工艺,以提高PCC制品的产量和质量并降低生产成本,就成为十分迫切和有意义的工作。本文以PCC纯制品为研究对象,首先对实验室制备的不同大孔阴离子树脂吸附PCC的静态吸附量和吸附速率进行考察,筛选出了吸附性能优良的CG-6树脂并对其物性和结构进行了测定。然后考察了CG-6树脂对PCC的吸附平衡,计算并分析了吸附过程中的吸附动力学和热力学行为,并研究了不同因素对固定床条件下CG-6吸附PCC的影响;最后对CG-6从血浆中分离纯化PCC进行了初步研究。研究结果如下:通过静态吸附实验,CG-6树脂对PCC的吸附量达65.337mg/g,吸附率超过87%,远高于其它其它合成树脂;对CG-6树脂的结构和物性测定结果表明,CG-6平均粒径为165.89μm,平均孔径为153.57nm,为典型的大孔树脂结构。CG-6对PCC的吸附特性研究表明,CG-6适合在磷酸盐缓冲环境中吸附PCC,缓冲液浓度、pH值和离子强度对吸附平衡有着较大的影响:pH值的升高有利于平衡吸附量的增大,而缓冲液浓度和离子强度的增大则降低了平衡吸附量;吸附平衡可以用Langmuir方程描述,吸附焓变为115.1kJ/mol、熵变△S为2.37(15℃)、20.97(20℃)、23.11(25℃)、37.32(30℃)kJ·mol-1·K-1,吉布斯自由能变化△G分别为-0.54(15℃)、-5.93(20℃)、-6.66(25℃)、-11.20(30℃)kJ·mol-1。;用拟二级方程对吸附过程进行拟和,通过计算求得吸附反应速率常数为0.00103g/mg·min;CG-6在固定床内对凝血酶原复合物(PCC)溶液的吸附穿透行为的考察结果表明:流速、进样浓度和高径比对PCC在CG-6上的吸附效率有着显著影响,在考察范围内,随着流速的下降,吸附效率从51.45%增加到73.98%,而进样浓度的降低使吸附效率从32.14%增加到61.64%;高径比的增加也会提高CG-6对PCC的吸附效率,但继续增大高径比则会降低树脂的利用率。对CG-6吸附PCC机理的初步探讨表明,CG-6树脂带有大量的离子交换基团,而吸附PCC所需的比表面积和孔结构并不占优势,因此,在CG-6吸附PCC过程中离子交换机理占有绝对的优势。通过对穿透过程中流出液pH值考察,表明CG-6在对PCC的吸附过程中孔结构和比表面积并不占优势,吸附机理以离子交换为主。初步考察CG-6对血浆中对PCC的分离纯化效果,并对洗脱样进行了活性测定,在0.8mol/L和1.2mol/L NaCl洗脱样中PCC比活分别达到了0.383和1.08IU/mg,与原料血浆相比,PCC纯化倍数可分别达到40倍和112倍,说明CG-6对血浆中的PCC有着较好的纯化效果。作为一种新型大孔阴离子交换树脂,CG-6具有良好的蛋白吸附性能,可以作为一种蛋白质纯化分离介质。通过对CG-6分离纯化凝血酶原复合物的研究表明,CG-6在血浆中对PCC有较好的吸附性能,分离得到的PCC比活较高,有较好的纯化效果,可以对CG-6在PCC分离纯化新工艺开发中的应用作进一步的研究。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 综述
  • 1.1 生物分离技术
  • 1.1.1 生物分离技术的特点
  • 1.1.2 生物分离技术过程设计的优化
  • 1.2 离子交换分离工程
  • 1.2.1 离子交换技术的定义及原理
  • 1.2.2 离子交换剂的类型
  • 1.2.3 离子交换剂与生物大分子的作用原理
  • 1.2.4 离子交换层析法在血浆蛋白分离中的应用
  • 1.3 凝血酶原复合物
  • 1.3.1 凝血酶原复合物的蛋白结构和理化性质
  • 1.3.2 凝血酶原复合物的应用现状
  • 1.3.3 凝血酶原复合物的制备
  • 1.4 研究思路及主要研究内容
  • 第二章 实验材料与方法
  • 2.1 实验药品
  • 2.2 实验设备与材料
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 蛋白质浓度的测定
  • 2.3.2 树脂预处理
  • 2.3.3 蛋白质溶液的配制
  • 2.3.4 凝血酶原复合物效价的测定
  • 2.3.5 静态吸附方法
  • 2.3.6 固定床层析
  • 第三章 纯化人凝血酶原复合物树脂的筛选及结构物性测定
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验方法
  • 3.2.1 纯化PCC树脂的筛选
  • 3.2.2 吸附率曲线的测定
  • 3.2.3 大孔树脂的结构及性能测定
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 PCC分离纯化树脂的筛选
  • 3.3.2 CG-6树脂的结构及物性测定
  • 3.4 小结
  • 第四章 CG-6对凝血酶原复合物的静态吸附行为研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验与分析方法
  • 4.2.1 实验方法
  • 4.2.2 分析方法
  • 4.3 实验结果
  • 4.3.1 吸附条件对吸附平衡的影响
  • 4.3.2 吸附等温线
  • 4.3.3 吸附热力学行为
  • 4.3.4 吸附动力学行为
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 固定床内CG-6吸附人凝血酶原复合物的研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验和分析方法
  • 5.2.1 固定床层析
  • 5.2.2 蛋白质浓度检测
  • 5.2.3 流速对穿透曲线的影响
  • 5.2.4 进样液浓度对穿透曲线的影响
  • 5.2.5 层析柱高径比对穿透曲线的影响
  • 5.2.6 穿透行为分析方法
  • 5.3 实验结果
  • 5.3.1 流速对穿透曲线的影响
  • 5.3.2 进样浓度对穿透曲线的影响
  • 5.3.3 高径比对穿透曲线的影响
  • 5.3.4 吸附机理讨论
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 CG-6从人血浆中分离凝血酶原复合物的初步研究
  • 6.1 引言
  • 6.2 实验材料与分析方法
  • 6.2.1 实验材料
  • 6.2.2 蛋白质含量测定
  • 6.2.3 FIX活性检测
  • 6.2.4 冰冻血浆的解冻
  • 6.2.5 吸附及洗脱操作
  • 6.3 实验结果与讨论
  • 6.3.1 CG-6血浆吸附实验
  • 6.3.2 洗脱条件的优化
  • 6.4 本章小结
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 研究生期间发表文章
  • 致谢
  • 相关论文文献

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