层析填料基架怎么选？葡聚糖 VS 琼脂糖应用与选型指南

在生物大分子分离纯化领域，多糖类层析填料凭借良好的亲水性、极低非特异性吸附、良好生物相容性，成为蛋白、抗体、多肽、核酸、天然产物分离的主流固相介质。葡聚糖、琼脂糖是应用广泛的两大填料基架，既是尺寸排阻（凝胶过滤）的原始基材，也是离子交换、亲和、疏水层析的载体骨架。二者化学来源、孔道结构、机械性能、适用场景差异显著，正确选择基架直接决定分离分辨率、流速、载量、放大可行性。本文从材料基础、优势、产品分类、下游衍生产品、选型逻辑展开系统科普，供实验室研发、工艺开发、规模化生产参考

葡聚糖是细菌发酵得到的葡萄糖聚合物，以环氧氯丙火完作为交联剂，通过醚键交联形成三维网状多孔珠状凝胶，经典商品系列为 Sephadex，国产对应 Smartdex 等系列。

交联度决定凝胶网孔大小：交联度越高，网孔越致密，溶胀度越低，允许通过的分子分子量越小；交联度低，孔径更大，干胶使用前必须充分溶胀。表面富含羟基，呈电中性、强亲水，非特异吸附极低，保护蛋白、酶的生物活性。

注意：普通葡聚糖凝胶机械刚性偏弱，耐压有限，干粉形态，使用前需要浸泡溶胀，不能高压灭菌。改性羟丙基葡聚糖（LH 系列）可兼容部分有机溶剂体系。

分子筛选择性优秀：中小分子量区间分离分辨率突出，脱盐、缓冲液交换表现不错；

生物惰性强：羟基为主，非特异性吸附极低，蛋白回收率高，不易造成生物分子变性；

化学修饰便捷：羟基易于活化接枝离子交换基团，制备离子交换葡聚糖；

有机溶剂兼容改性版本：LH?20 羟丙基葡聚糖，可用于多酚、黄酮、天然产物的分离，水相?有机相均可使用中国科学院...；

成本友好：实验室小规模脱盐、样品前处理性价比高。

局限性：机械强度一般，溶胀受 pH、离子强度影响；大孔径版本刚性差，不适合高流速、大规模工业生产；排除分子量上限有限，不适合百万道尔顿以上超大分子（病毒、大蛋白复合物）分离。

l 实验室样本脱盐、缓冲液置换（多肽、小分子蛋白、寡核苷酸）；

l 中小分子量蛋白、多肽、寡糖分离分级；

l 天然药物、中草药活性成分分离（LH-20）；

l 小规模离子交换分离，多肽、小分子核酸纯化；

l 分子量粗略估算（凝胶过滤）。

琼脂糖来源于海藻多糖，热溶解冷却后自组装双螺旋胶束，形成多孔球形微球；通过控制琼脂糖浓度、化学交联改性调控孔径与机械强度，经典产品 Sepharose 系列，国产 Smartarose 等系列。

普通琼脂糖（Sepharose 2B/4B/6B）：数字代表琼脂糖质量百分比；2B 孔径最大，6B 孔径最小；

CL（Cross Linked）高度交联琼脂糖：环氧氯丙火完交联，显著提升耐压、化学耐受，可耐受反复在位清洗 CIP、部分可高压灭菌，是现代生物制药工业核心的基架材料。

表面大量羟基，亲水惰性，易于活化偶联各类配基，是绝大多数工业层析介质的骨架。

孔径范围：可实现 10 kDa~ 千万 Da 级分子分离，覆盖蛋白、抗体、病毒、外泌体、大分子复合宽物，弥补葡聚糖大分子分离短板；

机械性能好：高度交联 FF/CL 系列耐压高，床层不易压缩，支持高流速，满足中试、生产规模放大；

化学稳定性好：耐受 0.5?1M NaOH 在位清洗，耐酸碱，可反复再生，适合制药 GMP 工艺；

修饰能力相对较好：羟基可便捷偶联蛋白 A/G、金属螯合配基、阴阳离子基团、疏水基团，几乎覆盖大多数层析模式；

多数为悬浮湿球供货，无需溶胀，开瓶即可装柱，操作简便。

局限性：普通未交联琼脂糖机械弱，不耐高压；小孔径高浓度琼脂糖对小分子分离分辨率略弱于葡聚糖；工业级填料整体成本高于葡聚糖。

大分子凝胶过滤：抗体、多聚体蛋白、病毒样颗粒 VLP、外泌体、质粒、核酸复合物；

生物制药工业大规模纯化：单抗、重组蛋白疫苗、多肽药物捕获与精制；

亲和层析：Protein A/G、Ni?NTA 金属螯合填料主流基架；

离子交换、疏水作用层析工业生产；

实验室到 GMP 生产全流程可线性放大。

选型需要综合考量以下几个方面：目标分子分子量、实验室还是工业放大、流速压力要求、是否需要 NaOH 在位清洗、分离模式、成本、有机溶剂需求。

l 核心目的为脱盐、缓冲液置换，中小分子量蛋白、多肽、寡核苷酸（G?25/G?50 比较合适）；

l 目标物分子量＜100?kDa，小规模实验室凝胶过滤；

l 需要甲醇、乙醇等有机相分离天然产物、多酚黄酮，选 LH?20 羟丙基葡聚糖；

l 低压简易层析，无工业放大计划，希望控制填料成本；

l 小规模多肽离子交换分离。

注意不建议葡聚糖：需要高流速、工业 GMP 生产；分离抗体、病毒、VLP 等超大分子；需要频繁 NaOH 在位清洗。

l 目标分子为抗体、蛋白多聚体、病毒、外泌体、质粒，分子量几十万道尔顿以上；

l 需要工艺放大，中试、GMP 工业生产，需要在位清洗（0.5?1M NaOH）反复再生；

l 亲和层析（Protein A、Ni?NTA）、工业离子交换、疏水层析；

l 希望直接湿球填料，避免干粉溶胀繁琐操作；

l 追求床层稳定、高流速，耐压要求高。

注意：普通未交联 2B/4B 琼脂糖耐压差，工业生产务必选择CL/FF 高度交联

避开误区：不要用葡聚糖基架做高压、高流速层析，极易堵柱、塌床；不要用普通琼脂糖基架做精细脱盐，效率和精度不如葡聚糖。

葡聚糖，又称右旋糖酐，CAS号：9004-54-0，英文名Dextran，Glucose polymer，是由在蔗糖溶液中培养的细菌[肠膜明串珠菌（Leuconostocmesentero-des），葡聚糖明串珠菌（L．dextranicum）]的葡聚糖蔗糖酶催化下列反应而生成的一种多糖。葡聚糖制成的凝胶常用来进行层析分离。

α-1,6 糖苷键占比：葡聚糖主链是 α-1,6 糖苷键，少量 α-1,3 分支。分支高：同样 Mw 下分子构象更紧凑，交联后网孔偏小；分支度波动直接改变成品排阻极限。原料批次之间分支度不一致，会导致 G 型号筛分曲线漂移。

水溶性：常温快速完全溶解，无不溶性凝胶颗粒；不溶颗粒会成为交联反应缺陷位点，成品微球易破损、碎片多。

粘度：同 Mw 葡聚糖，溶液粘度可作为快速入厂筛查指标，粘度异常提示分子量 / 分支异常。

低 Mw 葡聚糖（~1k-5k Da）：制备 G10、G15、G25（脱盐填料）

中 Mw 葡聚糖（~10k-70k Da）：制备 G50、G75

高 Mw 葡聚糖（~100k-500k Da）：制备 G100、G150、G200

重要提醒：不是 Mw 越高，成品孔径一定越大，交联剂用量（环氧氯丙火完）是协同变量；原料 Mw 固定后，再通过交联剂加量调控交联度。

西宝生物可提供多分子量葡聚糖满足不同应用场景的需求

产品名称	货号	规格	分子量 (MW)
葡聚糖 4 (Dextran 4)	ACJ0006A	100g, 1kg	~4,000
葡聚糖 5 (Dextran 5)	ACJ0007A	100g, 1kg	~5,000
葡聚糖 6 (Dextran 6)	ACJ0008A	100g, 1kg	~6,000
葡聚糖 20 (Dextran 20)	ACJ0013D	100g, 1kg	~20,000
葡聚糖D70 (Dextran D70)	ACJ0015A	100g, 1kg	70,000
葡聚糖 500 (Dextran 500)	ACJ0017C	100,250g	~500,000
葡聚糖150	ACJ0070A	100g, 1kg	150,000
葡聚糖220	ACJ1504A	100g, 1kg	220,000

琼脂糖 (Agarose)由海藻提取（红藻，石花菜 / 江蓠等），原料来源海藻品种、提取工艺决定琼脂糖凝胶强度、凝胶温度、硫酸根含量，直接决定层析微球刚性、非特异吸附、CIP 耐受性。

图1：琼脂糖的结构图

图2：琼脂糖凝胶形成机制

1）硫酸盐含量（sulfate content）--纯度指标，因为硫酸根是存在琼脂糖内的主要离子基团；

2）凝胶强度（gel strength）--施加于凝胶使之断裂的外力；

3）胶凝点（Gel point）--水溶性琼脂糖溶液冷却后形成凝胶时的温度。液体向凝胶转化的过程中，琼脂糖溶液具有滞后性，因此，胶凝点不等同于胶熔点；

4）电渗（EEO）--液体穿透凝胶的一种电动运动。琼脂糖凝胶内的阴离子基团吸附在基质上不会发生迁移，但是解离的阳离子就会朝负极迁移，从而产生电渗。由于生物聚合物的电泳迁移通常是朝负极运动，则EEO产生的内部对流会干扰分离效率。

琼脂糖原料的凝胶强度，是形成多孔微球的基础。

对比维度	低电渗琼脂糖	高强度琼脂糖
产品作用	用于核酸、蛋白质等生物大分子、小分子的分离、纯化和分析	用于脉冲电泳分离大 DNA 片段，用作琼脂糖凝胶微球制备原料以及一些需要高强度支撑的凝胶电泳
CAS号	9012-36-6	9012-36-6
凝胶强度 (1%)	≥1200 g/cm2	≥1500 g/cm2
电渗 (-Mr)	≤0.15	≤0.15
硫化物含量	≤0.15%	≤0.15%
凝胶温度 (1.5%)	35~37℃	35~37℃
熔胶温度 (1.5%)	87~89℃	87~89℃
规格	100g、500g、1kg、10kg	100g、500g、1kg、10kg

高凝胶强度原料：相同浓度下，凝胶网络更坚韧，微球抗压缩能力更好，适合制备 CL、FF 工业交联琼脂糖；

低凝胶强度原料：只能做普通未交联 Sepharose（2B/4B/6B），微球软、易压缩，耐压差，不适合高流速生产工艺。
硫酸根含量也是筛选琼脂糖原料的重中之重，生物纯化填料核心质控项

海藻天然琼脂多糖带有硫酸酯基团：

硫酸根高：基质自带负电，显著增加蛋白非特异性静电吸附，蛋白回收率下降、拖尾；

高端生物制药用琼脂糖填料，要求低硫酸根琼脂糖原料；

普通实验室低压填料可接受略高硫酸根。

筛选原则：药用级层析介质原料优先选择精制脱硫酸琼脂糖。

更多产品请点击了解详情