離子交換色譜（IEX）是一種常用于生物分子純化的技術。它涉及到分子的電荷分離。

該技術利用了樣品中帶電分子與色譜基質固定相中帶相反電荷部分之間的相互作用。這種類型的分離很難使用其他技術，因為電荷很容易由所用緩沖液的pH值控制。

兩種類型的離子交換分離是可能的-陽離子交換和陰離子交換。在陰離子交換中，固定相帶正電荷，而在陽離子交換中，固定相帶負電荷。

離子交換色譜原理

IEX色譜法用于分離帶電生物分子。含有帶電分子的粗樣品用作液相。當它通過色譜柱時，分子結合到固定相中帶相反電荷的位置。

根據電荷分離的分子用不同離子強度的溶液洗脫。通過使這樣的溶液通過色譜柱，可以根據不同的電荷對分子進行高度選擇性的分離。

技巧

離子交換色譜程序的關鍵步驟如下:

• -  在特定pH下，將不純的蛋白質樣品裝入離子交換色譜柱。
• -  帶電荷的蛋白質將與樹脂中帶相反電荷的官能團結合
• -  鹽梯度用于洗脫分離的蛋白質。在低鹽濃度下，具有少數帶電基團的蛋白質被洗脫，而在高鹽濃度下，具有多個帶電基團的蛋白質被洗脫。
• -  不需要的蛋白質和雜質通過洗滌柱去除。

pH梯度也可用于根據蛋白質的等電點（pI）洗脫單個蛋白質，即蛋白質中的氨基酸攜帶中性電荷，因此不會在電場中遷移。由于氨基酸是兩性離子化合物，它們含有帶正負電荷的基團。根據環境的pH值，蛋白質帶正電荷、負電荷或零電荷。在其等電點，它們不會與柱樹脂中的帶電部分相互作用，因此被洗脫。降低pH梯度可用于使用陰離子交換樹脂洗脫蛋白質，增加pH梯度可用于從陽離子交換樹脂洗脫蛋白質。這是因為增加流動相的緩沖液pH值會導致蛋白質質子化程度降低（帶正電的減少），因此它無法與帶負電的樹脂形成離子相互作用，從而允許洗脫。相反，降低流動相的pH值將導致分子變得更質子化（帶負電更少），從而允許其洗脫。

離子交換色譜中樹脂的選擇

離子交換樹脂具有與固體基質共價連接的帶正電荷或負電荷的官能團。基質通常由纖維素、聚苯乙烯、瓊脂糖和聚丙烯酰胺組成。影響樹脂選擇的因素有陰、陽離子交換劑、流速、弱離子交換劑或強離子交換劑、樹脂粒徑和結合能力。所關注的蛋白質的穩定性決定了陰離子或陽離子交換劑的選擇——如果不考慮穩定性，任何一種交換劑都可以使用。

離子交換色譜的應用

離子交換是分離純化帶電生物分子如多肽、蛋白質、多核苷酸和核酸的常用的色譜方法。它的廣泛適用性、高容量和簡單性以及高分辨率是其作為分離方法成功的關鍵原因。離子交換色譜法廣泛用于若干工業應用，其中一些用途如下:

• -  血液成分如白蛋白、重組生長因子和酶的分離和純化。
• -  生物技術. 質量控制和過程監測等分析應用。
• -  食品和臨床研究——研究小麥品種及蛋白尿與不同腎臟疾 病的相關性。
• -  采用發酵-陽離子交換樹脂對半乳糖苷酶的發酵過程進行了監測。