随着生物医药的发展，近年来各种大分子药物不断涌现，如蛋白三聚体、IgM分子、病毒及病毒样颗粒、质粒、外泌体等，因此此类生物大分子的分离纯化的需求也日益增加。

传统的层析填料如多糖基质，虽具有生物相容性好、比表面积高、化学稳定性好等特点，但其质地软、孔径小（一般在100 nm以下）的性质，容易造成样品传质速率慢、分离时间长，样品活性降低等问题。因此，发展快速、高效的分离技术至关重要。大孔聚合物微球因其高比表面积、高机械强度和多样表面特征，常被用作层析分离纯化的填料。目前，已发展出多种表面基团及不同孔径的聚合物层析填料，成功应用于疫苗、病毒、抗体、酶、细胞因子等的分离纯化，能有效的解决大分子蛋白纯化中遇到的问题。

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大孔聚合物微球的优势

填料孔径的大小会限制大分子物质的吸附?：生物大分子如乙肝抗原、类病毒在层析纯化时，受孔径限制，大分子难以进入填料内部，影响吸附载量，而?增大孔径则可以提高载量。大孔聚合物填料孔径（有100/500/1000 nm），允许大分子进入内部孔道，从而显著提高吸附载量。例如，定制化大孔DEAE填料对HBsAg（乙型肝炎病毒表面抗原）的吸附载量几乎是琼脂糖DEAE填料的20倍，有助于提高纯化效率。?传统填料内部孔道狭窄，导致传质阻力大，层析柱压力高，这对于生物大分子的传质速率、分离效率和结构保持都产生了不利影响。大孔填料中存在对流孔，这有效克服了传统填料的缺点。对流孔的存在使得孔内传质方式主要为对流，在提高流速和传质效率方面具有显著优势，有效解决了样品因暴露在不稳定环境中的时间过长而活性降低的问题，从而提高样品的活性回收率和产率。 大孔聚合物填料的优点总结如下图所示。

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大孔聚合物微球在生物大分子纯化中的应用

因其孔径大、有利于保持生物大分子的结构、?机械强度高、?处理量大等显著的纯化优势，大孔聚合物微球在生物制药领域中被广泛应用于各种生物大分子的纯化和分离。例如Q 70M/L Phamc Beads超大孔阴离子交换层析介质，粒径70μm，具有超大孔（500/1000nm）结构，在质粒三步法纯化工艺中可有效去除痕量杂质及内毒素，其工艺路线见下图。

质粒三步层析法能够实现scDNA和ocDNA的全部分离，该方法稳健高效、高收率（样品收率＞90%），高纯度（纯度＞95%），满足了生物制药和基因治疗等领域对高纯度质粒DNA的需求。又如在AAV工艺开发中超大孔阴离子交换层析介质能够让病毒进入微球内部被吸附，并且更大的保持病毒外壳的完整性，同时提高收率，达到收获高纯度病毒的目的。?AAV纯化是基因治疗中获取高纯度腺相关病毒（AAV）的关键步骤?。AAV纯化策略的主线：澄清、捕获、纯化和精纯。在收获和细胞裂解后，通过离心、过滤等方法去除细胞碎片和杂质。AAV的纯化方案主要有以下三种（见下图），可以获得完整和更纯净的AAV。

这三种方案中，方案一、二是对AAV病毒更经济、更便捷的纯化方案，方案三为常用方法，AAV病毒亲和纯化填料，效果很好但是价格高。此外大孔聚合物微球还应用在疫苗（灭活病毒、病毒样颗粒）、抗体、血液制品（细胞因子、丙球蛋白）等，应用的程度也是越来越高，其具体应用如下图所示。

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应用案例

① 大孔聚合物层析介质用于人抗的分离纯化

填料的孔径越大，蛋白分子能够进入并接触到的内部表面积就越大，从而提供了更多的吸附位点，增加了蛋白的载量。孔径过小可能会限制蛋白分子的扩散，导致部分蛋白分子无法接触到吸附位点，还会增加传质阻力，使得蛋白分子在填料中的传递变得困难，从而降低蛋白载量。而孔径适中或稍大则有利于蛋白分子的扩散，提高吸附效率，从而增加蛋白载量。蛋白分子的大小与填料孔径的匹配性也是影响蛋白载量的重要因素。如果蛋白分子过大而孔径过小，那么蛋白分子可能无法进入孔径内部，导致吸附效率降低。因此，在选择填料时，需要考虑蛋白分子的大小与孔径的匹配性，以确保获得较高的蛋白载量。

V1:SP 70S Phmac Beads人IgG样品10%流穿时的体积;

V2: SP 70M Phmac Beads人IgG样晶10%流穿时的体积;

V3: SP 70L Phmac Beads人IgG样品10%流穿时的体积;

② 大孔聚合物层析介质用于病毒的分离纯化

大孔聚合物层析介质孔径通透性更好，分子传质速度快，可大幅度减少蛋白质的失活，有效提高生物大分子的活性回收率和产率。以下为大孔径Q 70L Phmac Beads层析介质在猪伪狂病毒纯化中的数据，结果显示大孔介质对猪伪狂病毒的分离纯化比传统层析介质具有明显的优势。

超大孔 Q 70L Phmac Beads介质对猪伪狂病毒纯化色谱图

Q 70L Phmac Beads和Smac Q 40对猪伪狂病毒纯化回收率的比较
（Q 70L Phmac Beads超大孔径（1000 nm）

层析介质；Smac Q 40：琼脂糖层析介质）

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其他应用方向趋势

1.该微球具有孔径大、比表面积高的特点，适合生物大分子的传质和活性保持，基于本微球材料已经开发了各种表面化学衍生及固定蛋白分子的技术，期望在固定化酶方面进一步推广应用。2.基于该微球的优良传质性能和高负载量的特点，可作为催化剂载体，应用于高通量水处理。

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