离子交换层析的核心原理是什么

离子交换层析的核心原理是利用待分离物质（如抗体、杂蛋白）与离子交换树脂之间的静电相互作用差异，通过调节缓冲液的 pH 或离子强度，实现不同物质的可逆结合与洗脱分离。

1. 离子交换树脂的结构与类型

离子交换树脂是层析的固定相，由惰性载体（如纤维素、琼脂糖、聚苯乙烯）和共价结合在载体上的带电功能基团组成，分为两类：

阳离子交换树脂：载体上连接带负电的基团（如羧甲基 - COOH、磺酸基 - SO₃H），可结合溶液中带正电的阳离子物质（如 pH 低于等电点的蛋白质）。

阴离子交换树脂：载体上连接带正电的基团（如二乙氨基乙基 - DEAE、季铵基 - Q），可结合溶液中带负电的阴离子物质（如 pH 高于等电点的蛋白质）。

2. 待分离物质的带电性（以抗体为例）

蛋白质的带电性由其等电点（pI） 和溶液 pH 决定：

当溶液 pH ＞ 蛋白质 pI 时，蛋白质带负电，可结合阴离子交换树脂（如 DEAE - 纤维素）；

当溶液 pH ＜ 蛋白质 pI 时，蛋白质带正电，可结合阳离子交换树脂（如 CM - 纤维素）。

抗体（IgG）的等电点约为 5.8~7.3，因此在常用的中性缓冲液（pH 7.0~7.4）中，IgG 带负电，通常选择阴离子交换树脂进行纯化。

3. 结合与洗脱的过程

上样结合：将预处理后的样品（如盐析后的抗体溶液，需透析至低离子强度缓冲液）缓慢加入层析柱，此时带电荷的抗体与树脂上的相反电荷基团发生静电结合，而电荷差异大的杂蛋白（如白蛋白）则不结合或结合力弱，随流出液（穿透液）流出。

洗脱分离：通过逐步提高洗脱液的离子强度（如加入 NaCl 梯度）或改变 pH，破坏抗体与树脂的静电结合：

离子强度升高时，溶液中的高浓度反离子（如 Cl⁻）会竞争结合树脂上的带电基团，将抗体置换下来；

pH 改变时，抗体的带电性会变化（如 pH 降至抗体 pI 以下，抗体带正电），从而脱离树脂。

不同物质与树脂的结合力不同，会在不同离子强度 /pH 条件下被洗脱，形成不同的洗脱峰，收集含目标抗体的峰即可完成分离。

4. 核心关键点

离子交换层析的分离效果取决于：

待分离物质的等电点与缓冲液 pH 的差值（差值越大，结合力越强）；

离子交换树脂的类型与功能基团强度（强离子交换树脂如磺酸基、季铵基，结合力强，适用范围广；弱离子交换树脂如羧甲基、DEAE，结合力温和，选择性更高）；

洗脱梯度的设计（线性梯度洗脱分离效果优于阶跃洗脱）。