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聚合物接枝型离子交换层析(IEC)介质通常表现出明显高于传统介质的吸附容量(qm)和传质速率(De/D0)，这归因于其致密的柔性聚合物链形成的三维吸附空间和灵活摆动传质的能力。接枝聚合物的电荷结构是影响接枝型IEC介质层析行为的重要因素，结合最近的研究进展以及电荷结构方面存在的问题，本文分别通过“graftingto”和“graftingfrom”方式在Sepharose凝胶介质上接枝聚乙烯亚胺(PEI)和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(DMAPAA-Q)，并围绕优化接枝聚合物电荷结构提升介质的IEC性能开展了系统研究。
首先，开发新型电荷修饰路径制备PEI衍生型阳离子交换介质(路径B，PEI-Rm-Cn)，并就溶菌酶(Lys)的吸附和层析行为与通过之前修饰路径制备的介质(路径A，PEI-L700-CRn)进行详细的比较分析。研究表明，路径B通过调整修饰方式获得了更有利的聚合物电荷结构，一方面避免了对蛋白质吸附造成空间位阻作用的长链电中性基团的形成，另一方面使得PEI-R390-C590介质中不会产生大量二酰胺结构而降低接枝聚合物链的灵活性。因此路径B介质表现出明显优于路径A介质的IEC性能。例如，PEI-R590-C680比PEI-L700-CR680介质的动态结合容量(DBC)高33%，且对蛋清稀释液中Lys的纯化产率也提高14%。
然后，选择两种路径中IEC性能更为优良的路径B介质作为研究对象，考察离子强度(IS)对吸附和层析行为的影响。研究发现，具有不同电荷密度的PEI衍生型阳离子交换介质表现出不同的耐盐性能，这为不同IS条件下的层析操作提供了广泛而经济的选择。其中，PEI-R590-C680介质在低盐浓度条件下的DBC值超过170mg/mL，是相同条件下商品化介质CMSepharoseFF的2倍。
最后，通过电中性单体丙烯酰胺(AM)与DMAPAA-Q共聚接枝制备阴离子交换层析介质，将PEI系列研究中开发的通过降低电荷密度优化聚合物电荷结构以提高传质性能的策略拓展到“graftingfrom”接枝方法中。研究发现，介质的De/D0值随离子交换容量(IC)的降低呈现逐渐增大的趋势。当IC值降低至127mmol/L时，FF-pAM-DMAPAA-Q127介质的De/D0值增大至起始介质FF-pDMAPAA-Q336的约2.5倍，且前者的DBC值比后者高19%。这表明降低聚合物链电荷密度是提高DMAPAA-Q接枝介质传质性能的有效方法。
本文围绕接枝聚合物电荷结构的研究成果，对高性能接枝型离子交换层析介质的开发和层析操作空间的建立具有重要意义。
首先，开发新型电荷修饰路径制备PEI衍生型阳离子交换介质(路径B，PEI-Rm-Cn)，并就溶菌酶(Lys)的吸附和层析行为与通过之前修饰路径制备的介质(路径A，PEI-L700-CRn)进行详细的比较分析。研究表明，路径B通过调整修饰方式获得了更有利的聚合物电荷结构，一方面避免了对蛋白质吸附造成空间位阻作用的长链电中性基团的形成，另一方面使得PEI-R390-C590介质中不会产生大量二酰胺结构而降低接枝聚合物链的灵活性。因此路径B介质表现出明显优于路径A介质的IEC性能。例如，PEI-R590-C680比PEI-L700-CR680介质的动态结合容量(DBC)高33%，且对蛋清稀释液中Lys的纯化产率也提高14%。
然后，选择两种路径中IEC性能更为优良的路径B介质作为研究对象，考察离子强度(IS)对吸附和层析行为的影响。研究发现，具有不同电荷密度的PEI衍生型阳离子交换介质表现出不同的耐盐性能，这为不同IS条件下的层析操作提供了广泛而经济的选择。其中，PEI-R590-C680介质在低盐浓度条件下的DBC值超过170mg/mL，是相同条件下商品化介质CMSepharoseFF的2倍。
最后，通过电中性单体丙烯酰胺(AM)与DMAPAA-Q共聚接枝制备阴离子交换层析介质，将PEI系列研究中开发的通过降低电荷密度优化聚合物电荷结构以提高传质性能的策略拓展到“graftingfrom”接枝方法中。研究发现，介质的De/D0值随离子交换容量(IC)的降低呈现逐渐增大的趋势。当IC值降低至127mmol/L时，FF-pAM-DMAPAA-Q127介质的De/D0值增大至起始介质FF-pDMAPAA-Q336的约2.5倍，且前者的DBC值比后者高19%。这表明降低聚合物链电荷密度是提高DMAPAA-Q接枝介质传质性能的有效方法。
本文围绕接枝聚合物电荷结构的研究成果，对高性能接枝型离子交换层析介质的开发和层析操作空间的建立具有重要意义。