Die Herstellungstechnik von Proteinreinigungsfüllstoffen ist relativ ausgereift und kann die industrielle Produktion in großem Maßstab erreichen. Ob in einer kleinen Menge Proteinreinigungsforschung in Laborgröße oder in einer großen Biopharmazeutik-Herstellung von Proteinmedikamenten, können die geeigneten Füllstoffspezifikationen und -mengen entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen ausgewählt werden, um die Reinigungsbedürfnisse auf verschiedenen Ebenen zu erfüllen und die Stabilität der Produktqualität zu gewährleisten.

Grundsätzliche Arbeitsprinzipien von Proteinreinigungsfüllstoffen:

Basierend auf Ladungsinteraktionen

Viele Proteinreinigungsfüllstoffe tragen spezifische Ladungsgruppen, wie z. B. Anionenaustauschfüllstoffe tragen negative Ladungen und Kationenaustauschfüllstoffe tragen positive Ladungen. Unter bestimmten Pufferbedingungen entsteht eine elektrostatische Adsorption zwischen Proteinmolekülen und Füllstoffen je nach Eigenschaft ihrer eigenen Ladung. Wenn sich die Ionenstärke oder der pH-Wert des Puffers ändern, verringert sich die Ladungsanziehung zwischen dem Protein und dem Füllstoff, wodurch das Zielprotein entfernt wird, während die Verunreinigungsproteine aufgrund unterschiedlicher Ladungseigenschaften oder unterschiedlicher Bindungskraft des Füllstoffs auf der Säule oder unter verschiedenen Reinigungsbedingungen getrennt werden.

b) basierend auf hydrophoben Wechselwirkungen

Die Oberfläche der hydrophoben Proteinreinigungsfüllstoffe hat hydrophobe Gruppen und es gibt auch hydrophobe Bereiche in Proteinmolekülen. In einer Umgebung mit hoher Salzkonzentration nähert sich die hydrophobe Region des Proteins der hydrophoben Gruppe des Füllstoffs an und bindet sich durch hydrophobe Wechselwirkungen. Wenn die Salzkonzentration abnimmt, wird diese hydrophobe Wechselwirkung geschwächt und das Zielprotein wird entfernt, wodurch das Protein gereinigt wird. Diese auf der hydrophoben Wirkung basierende Reinigungsmethode ist effektiver bei der Reinigung von stark hydrophoben Proteinen wie einigen Membranproteinen.

c) Basierend auf Affinitätsspezifizität

Affinitätsschichtenfüllstoffe werden durch die Verwendung einer hochspezifischen Affinität zwischen Proteinen und bestimmten Liganden gereinigt. Zum Beispiel gibt es eine spezifische Affinität zwischen Enzymen und ihren Substraten, Inhibitoren, Antikörpern und Antigenen. Der entsprechende Ligand wird auf dem Füllstoff befestigt, und wenn die Probe, die das Zielprotein enthält, passiert, wird das Zielprotein spezifisch an den Ligand gebunden, während andere Verunreinigungsproteine nicht oder schwächer adsorbiert werden. Durch die Änderung der Entfernungsbedingungen, wie z. B. die Verwendung von Methoden, die konkurrierende Ligande enthalten, oder die Änderung der Pufferzusammensetzung, kann das Zielprotein vom Füllstoff deabsorbiert und gesammelt werden, um den Zweck einer hohen Reinigung zu erreichen.

(4) basierend auf dem molekularen Siebprinzip

Molekularsieb-Proteinreinigungsfüllstoffe haben eine poröse Struktur mit einer bestimmten Durchmessergröße. Wenn eine Proteinmischung durch den Füllstoff passiert, können kleinere Molekulargewichte in die Poren des Füllstoffs gelangen, während größere Molekulargewichte ausgeschlossen werden. Während des Waschprozesses ist das kleine Molekulargewichtprotein aufgrund des langen Diffusionsweges in den Poren relativ langsam; Großmolekulare Proteine werden schneller ausgewascht, wodurch die Isolierung des Proteins je nach Molekulargewicht gereinigt wird.