离子交换层析的原理

离子交换层析是用于氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等生化物质分离纯化的层析方法，原理及步骤是离子交换剂（如：离子交换纤维素、离子交换葡聚糖和离子交换树脂）的荷电基团吸附溶液中相反电荷的离子或离子化合物，被吸附的物质随后为带同类型电荷的其他离子所置换而被洗脱。
                   

阴阳离子交换层析的基本原理
      离子交换层析中，基质是由带有电荷的树脂（带有负电荷的称之阳离子交换树脂、带有正电荷的称之阴离子树脂）或纤维素组成，其用于蛋白质的分离纯化时，由于蛋白质也有等电点，当蛋白质处于不同的pH条件下，其带电状况也不同，而阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质，所以这类蛋白质被留在柱子上，然后通过提高洗脱液中的盐浓度等措施，将吸附在柱子上的蛋白质洗脱下来，其中结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来；反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质，结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来。
     原理图解：
                      

离子交换层析步骤及顺序
            
       1、预处理

       对于离子交换纤维素要用流水洗去少量碎的不易沉淀的颗粒，以保证有较好的均匀度，对于已溶胀好的产品则不必经这一步骤。溶胀的交换剂使用前要用稀酸或稀碱处理，使之成为带H+或OH-的交换剂型。阴离子交换剂常用“碱-酸-碱”处理，使最终转为-OH-型或盐型交换剂；对于阳离子交换剂则用“酸-碱-酸”处理，使最终转为-H-型交换剂。

        注：洗涤好的纤维素使用前必须平衡至所需的pH和离子强度，已平衡的交换剂在装柱前还要减压除气泡。
      2、装柱
      为了避免颗粒大小不等的交换剂在自然沉降时分层，要适当加压装柱，同时使柱床压紧，减少死体积，有利于分辨率的提高；柱子装好后再用起始缓冲液淋洗，直至达到充分平衡方可使用。

      3、加样：

      层析所用的样品应与起始缓冲液有相同的pH和离子强度，所选定的pH值应落在交换剂与被结合物有相反电荷的范围，同时要注意离子强度应低，可用透析、凝胶过滤或稀释法达此目的。样品中的不溶物应在透析后或凝胶过滤前，以离心法除去。为了达到满意的分离效果，上样量要适当，不要超过柱的负荷能力。柱的负荷能力可用交换容量来推算，通常上样量为交换剂交换总量的1%-5%。
       4、洗脱及其顺序

       已结合样品的离子交换前，可通过改变溶液的pH或改变离子强度的方法将结合物洗脱，也可同时改变pH与离子强度。为了使复杂的组份分离完全，往往需要逐步改变pH或离子强度，其中最简单的方法是阶段洗脱法，即分次将不同pH与离子强度的溶液加入，使不同成分逐步洗脱。
       注：由于各种离子或离子化合物对交换剂的结合力不同，所以洗脱的速率有快有慢，故形成为层析层。

 作用与应用    
                    

        离子交换层析具有灵敏度高、重复性及选择性好、分析速度快等作用与功效，应用广泛于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。