浓缩多肽与蛋白质

你会是“旋转蒸发党”还是“冷冻干燥党”呢？

多肽和蛋白质是自然界中四种基本分类的大分子之一。人们经常研究它们作为潜在的治疗药物。在合成蛋白质后，分离蛋白质是一个关键步骤。为了确保高效的分离步骤，了解两种常用干燥技术——旋转蒸发和冷冻干燥之间的差异非常重要。

蛋白质在几乎所有细胞的基本过程中起着重要作用，其中大部分信息都被编码在核酸中，并由蛋白质控制。蛋白质由称为氨基酸的组成单元构成。在溶液中，蛋白质形成高度有序的三维结构，这与它们的生物功能密切相关。肽是蛋白质的较小版本，因为它们包含较少的氨基酸。尽管肽的三维结构比蛋白质的结构简单，但其生物重要性并不少于蛋白质。

蛋白质和多肽在身体中负责各种生命必需功能和过程的重要分子，包括信号转导、心率调节、食物摄入和生长。它们在生物医学、生物技术、生物工程、药物发现、药物传递、化妆品和营养等领域中也被广泛应用。例如胰岛素或阿斯巴甜等分子是蛋白质和多肽在药物和食品应用中被使用的众所周知的例子。

在药物开发中，蛋白质和多肽通常被认为是对抗各种疾病的有吸引力的治疗药物。在生物医学或生物化学研究中，这些生物分子可以用作定量研究的参考物质、细胞培养的生长因子和细胞因子、生化分析中的活性酶、分子移动的载体蛋白质、阻断通路的抑制剂或与抗体配对使用的抗原。

通过化学合成、利用重组微生物或无细胞表达系统进行制造，以及通过从其自然环境中提取，可以实现蛋白质和多肽的制造。最适合的制造策略在很大程度上取决于所需分子的大小和化学特性。

1 多肽与蛋白类样品的常见浓缩法

制作多肽或蛋白质需要进一步处理以达到高纯度，进行下游分析。处理步骤包括纯化、浓缩和制剂，如下图所示：

浓缩步骤可以通过几种技术来完成，如喷雾干燥、旋转蒸发、并行蒸发和冻干。在这篇文章中，我们将重点介绍旋转蒸发和冻干这两种技术，并以 R-300 旋转蒸发仪和 L-200 冷冻干燥机为例，对比二者的区别，找出最合适多肽和蛋白质的浓缩方法。

旋转蒸发仪

自从 50 年代末期，旋转蒸发仪就被广泛应用于实验室中，它是一种已知、可靠且坚固的技术。步琦作为其发明者，一直致力于开发最高质量和最强性能的旋转蒸发仪。旋转蒸发的过程是溶剂的减压蒸发，然后溶剂蒸汽再冷凝回液体。

冷冻干燥

冷冻干燥，又称为冻干，是一种最温和的干燥方法。冷冻干燥的原理基于物质直接从固态转变为气态的过程，称为升华。首先，将产品冷冻，然后在降低的压力环境中通过升华进行干燥。低压使冻结溶剂直接转变为蒸汽。在大多数冷冻干燥应用中，从产品中去除的溶剂是水。但是，其他溶剂如乙腈在一定程度上也可以使用。

2 对比旋转蒸发仪和冷冻干燥机的关键参数

旋转蒸发和冷冻干燥之间的主要参数区别：

旋转蒸发仪蒸发不同溶剂的速度：

* 蒸发速度测得条件：水浴锅60℃，冷却温度20℃，1L蒸发瓶，转速280 rpm

通过上述的对比，再结合常见的处理步骤，我们很容易能找到合适我们多肽或蛋白质样品的浓缩方法。

处理时间：

旋转蒸发仪在浓缩和干燥时间上有非常明显的优势，常规实验量的反应液（1L以内），在旋转蒸发仪上可以在1小时以内处理完毕。除此之外，旋转蒸发仪免去了冷冻干燥的预冻步骤，可直接上机处理，这进一步加快了处理效率。

应用范围：

相对于旋转蒸发仪，冷冻干燥机在应用面上会显得狭窄很多。但其干燥样品的程度，特别是针对含水量较高的样品，冷冻干燥具有绝对的优势，这有助于后续的处理。因此在针对多肽和蛋白类化合物时，我们可以根据不同的步骤采取多种干燥手段。在纯化分离前，往往有大量的液体样品需要浓缩，才能保证样品不在分离柱内扩散，获得较好的峰型，这时我们可以采用旋转蒸发仪来处理。而在纯化分离完毕后，我们会获得高纯度的少量液体样品，此时我们就可以采用冷冻干燥来处理。

温度范围：

温度条件对于多肽和蛋白质类的样品至关重要，很多此类样品无法承受过多的热应力。针对这类样品，冷冻干燥机是最适合的选择，其室温的处理条件可以完全杜绝样品变性或分解的可能性。

我们可以通过下图来查看最合适您的多肽和蛋白样品的浓缩方式：

3 多肽与蛋白浓缩的小贴士

01旋转蒸发仪小贴士

样品起泡：

蛋白类样品在蒸发过程中极易起泡，为了避免样品暴沸，我们可以采用防暴沸传感器或者E型冷凝器。

步琦 R-300 防暴沸传感器：

步琦 R-300 E 型冷凝器：

▲R-300 E 型冷凝器

E型冷凝器在冷凝器前连接了一个缓冲空腔，可以有效避免样品暴沸进入蒸发瓶内。

干燥样品：

在干燥样品的过程中，样品容易附着在蒸发烧瓶上，特别是蛋白类的粘性样品。为了防止这种情况发生，可以使用干燥型蒸发烧瓶。干燥蒸发烧瓶上有凸起的部分，可以减少粉末在玻璃壁上的堆积，配合 R-300 的正反转干燥模式，可以进一步避免样品凝结。

▲图示：干燥型蒸发瓶

02 冷冻干燥机小贴士

样品表面积：

多肽和蛋白质的干燥速率通常取决于表面积与样品体积之比。表面积越大，样品干燥越快，因为更多的水分子可以离开基质。为了增加样品在预冻过程中的比表面积，建议使用 R-300 的杜瓦罐套件，可同时实现高效预冻和高比表面积。

▲R-300 杜瓦罐套件

▲经过杜瓦罐套件干燥的样品（左）具有更大的比表面积

4 结论

相信通过以上介绍，您已经找到了最适合自己蛋白或多肽样品的浓缩与干燥的方法。如果您希望进一步为自己的应用定制一套解决方案，欢迎通过下面的联系方式咨询我们的产品专家，也可以关注我们的公众号，了解更多蛋白与多肽样品的相关信息。