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设计开发适用于蛋白质高效色谱分离纯化的新型配基,研究蛋白质色谱性能、吸附平衡和动力学理论,对于发展生物分离工程理论和技术,促进生物产品分离纯化技术的提高至关重要。本文围绕不同模式的色谱配基的设计开发和应用,在高分子混合模式配基的开发和病毒样颗粒(VLP)亲和肽配基的设计方面,开展了系统研究。首先开发了一种兼具静电吸附和疏水结合性质的高分子混合模式色谱配基,聚(4-乙烯吡啶)(P4VP)。P4VP修饰的琼脂糖凝胶介质对γ-球蛋白和牛血清白蛋白(BSA)的吸附展现了一定的pH依赖性和耐盐特性。静电作用在吸附中占主导地位,疏水作用起辅助作用。反尺寸排阻色谱(iSEC)分析表明,修饰的P4VP在琼脂糖基质表面形成三维空间分布,有效地提高了蛋白质的吸附容量。柱洗脱研究发现,可通过降低pH值至4.0-4.5,洗脱回收吸附的γ-球蛋白和BSA。本文进而提出利用聚(丙烯胺)(PAA)为高分子配基,将其接枝于琼脂糖凝胶介质上,制备得到了六种不同离子交换容量(IC)的PAA接枝介质。系统研究了离子交换容量和离子强度对BSA吸附平衡、传质动力学和柱色谱洗脱行为的影响。结果发现,PAA接枝介质对BSA的吸附和传质动力学在IC=373 mmol/L处发生明显变化。即,当IC>373 mmol/L时,蛋白质吸附容量和传质速率明显提高。此外,PAA接枝介质在很宽的离子强度范围内保持了较好的吸附性能,具有良好的耐盐特性,耐盐性不仅高于传统的非接枝型离子交换介质,也高于聚乙烯亚胺接枝介质。洗脱研究发现,pH 5.0的条件可完全洗脱吸回收BSA。最后,针对鼠多瘤VLP的高效分离纯化,在VLP的衣壳粒(Capsomere,Cap)和次要结构蛋白VP2-C复合物的结构基础上,建立了Cap亲和肽配基的仿生设计流程。首先应用分子动力学模拟结合泊松-波尔兹曼溶剂可及表面(MM/PBSA)方法,解析了Cap与VP2-C之间的分子相互作用,确定了VP2-C的简化亲和模型,藉此构建了Cap的亲和肽配基库DWXLXLXLY(X为不包括半胱氨酸的任意天然氨基酸)。应用分子对接、分子动力学模拟和MM/PBSA方法,筛选亲和肽配基库,得到排名第一的DWDLRLLY肽配基。亲和色谱分离实验证实,利用该配基的亲和色谱能从大肠杆菌裂解液中一步分离纯化Cap,并能自组装形成VLP。本方法所得到的配基在VLP的大规模制备和应用领域具有广阔应用前景。