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没有通用亲和填料怎么办?Cytiva预活化填料定制专属方案!

5 月 21, 2026

在2026年的今天,选择商品化的亲和填料变得很方便,比如抗体亲和的Protein A/Protein L、标签亲和的Ni Sepharose、GST捕获填料等。

但这些产品解决的是通用标签或通用识别问题。而真正头疼的,往往是那些“没有标准答案”的课题:没有标签的天然蛋白、特定抗原、多抗血清、自制抗体、功能肽、小分子探针、糖类配基、需要固定化的酶……

这个时候,一种适配广泛的解法应运而生:预活化填料。预活化填料的价值就在于:它让我们能够自主定义亲和关系。

先说清楚:什么是预活化填料?

亲和层析的关键,是利用“配基”和“目标分子”之间的特异性识别,把目标从复杂样本中识别出来。比如抗原识别抗体、抗体识别靶蛋白、凝集素识别糖蛋白,肽段或小分子也可以作为“诱饵”捕获相互作用蛋白。要实现这些应用,第一步就是:把配基稳定地固定到填料上。

预活化填料可以理解为“已经预装好接口的填料”。Cytiva 的NHS、CNBr、Epoxy等预活化填料,已经在Sepharose等基架表面引入了可反应的活性基团。用户只需要加入自己的抗体、抗原、蛋白、肽段、酶、小分子或糖类配基,就可以通过共价偶联,把配基接到填料上。

以NHS-activated Sepharose为例,具体的偶联步骤如下:

第一步:洗去保存液
NHS活化填料通常保存在100%异丙醇中,以保护活性基团。使用前,用冷的1 mM HCl等溶液快速洗去异丙醇,尽量减少NHS活性酯水解。

第二步:加入配基进行偶联
将抗体、抗原、蛋白或肽段等含伯氨基配基溶解在偶联缓冲液中,室温下约15–30 min即可完成偶联,也可在4 ℃反应约4 h。

第三步:封闭剩余活性基团
偶联完成后,填料表面可能还有未反应的NHS基团。可用乙醇胺或Tris等试剂封闭,避免后续样品中的蛋白发生非特异反应。

第四步:交替洗涤,去除残留配基
最后用高pH和低pH缓冲液交替洗涤,去除未偶联或非特异吸附的配基。

Cytiva预活化填料的种类

预活化填料的本质,是通过共价偶联把配基固定在Sepharose等层析介质表面。不同活性基团,就像不同类型的“接口”,适合连接不同配基。

NHS-activated Sepharose

主要偶联伯氨基,形成稳定酰胺键。

NHS活化填料表面带有N-羟基琥珀酰亚胺活化酯。当配基上有伯氨基时,例如蛋白N端氨基、赖氨酸侧链ε-氨基,伯氨基会进攻NHS活化酯,NHS作为离去基团释放,最终在配基和填料之间形成稳定的酰胺键。因此,该填料很适合偶联抗体、抗原、蛋白和肽段等含氨基配基。

带有活化间隔臂的 NHS 活化 Sepharose的局部结构示意图
图1.1 带有活化间隔臂的 NHS 活化 Sepharose的局部结构示意图

CNBr-activated Sepharose

主要偶联含氨基或类似亲核基团的配基,适合较大蛋白。

氰溴化物会活化琼脂糖基质上的羟基,生成可与配基中伯氨基反应的活性中间体。随后,蛋白配基上的氨基与活化基团反应,使配基共价连接到基架上。由于CNBr偶联常可实现蛋白配基的多点连接,因此比较适合较大蛋白配基的固定化,并有助于降低配基脱落。

通过氰溴(CNBr)活化并与Sepharose进行偶联示意图
图1.2 通过氰溴(CNBr)活化并与Sepharose进行偶联示意图

Epoxy-activated Sepharose 6B

可与羟基、氨基或巯基反应,适合糖类和小分子。

Epoxy活化填料表面带有环氧基团。环氧基可以被多种亲核基团打开,例如配基中的羟基、氨基或巯基。反应后,配基会通过稳定的共价键连接到基架上。由于很多糖类和小分子都带有羟基,该填料特别适合糖类、小分子以及其他多官能团配基的固定化。

带有活化间隔臂的 Epoxy 活化 Sepharose的局部结构示意图
图1.3 带有活化间隔臂的 Epoxy 活化 Sepharose的局部结构示意图

EAH Sepharose 4B

用于偶联含羧基的小分子化合物。

EAH Sepharose 4B是在 Sepharose 4B上通过环氧偶联方式接入1,6-二氨基己烷形成的介质,其特点是在填料表面带有游离氨基,并且这些氨基位于11原子亲水间隔臂的末端。它主要用于偶联含羧基的配基。在碳二亚胺的存在下,配基上的羧基可以与EAH Sepharose 4B表面的氨基发生偶联,形成稳定连接。

带有活化间隔臂的 EAH 活化 Sepharose的局部结构示意图
图1.4 带有活化间隔臂的 EAH 活化 Sepharose的局部结构示意图

预活化填料的应用场景

  • 案例一 基于EAH填料的草酸亲和捕获—垂钓肾结石中草酸结合蛋白

利用EAH-Sepharose 4B预活化填料上的氨基间隔臂,通过EDC碳二亚胺偶联反应把草酸固定到填料上,制备成“草酸亲和层析柱”,用于从复杂样品中捕获和分离草酸结合蛋白。用已知草酸结合蛋白p62和非相关蛋白碳酸酐酶进行验证。(00046 Piyachat Roop-ngam, 2010)

草酸与EAH预活化填料偶联示意图
图2.1 草酸与EAH预活化填料偶联示意图
证明该方法可高效富集草酸结合蛋白,为肾结石中草酸相关蛋白研究提供了简便有效的工具。
  • 案例二 把Ulp1蛋白酶固定住,SUMO标签切割更省心

在重组蛋白表达中,SUMO标签经常用于提高蛋白可溶性,但后续去标签时往往需要加入游离Ulp1蛋白酶。游离酶用完后还要再去除,且不能便捷地重复使用。研究者将Ulp1蛋白酶固定化到NHS-activated Sepharose上,制备了一种可重复使用的固定化蛋白酶工具。

该研究显示,Ulp1在NHS-activated Sepharose上的固定化量约为1.68 mg/mL,固定化后仍保持约95%的底物切割能力,并显著提升了pH稳定性和热稳定性。

对比固定后的Ulp1与游离的Ulp1的与底物的切割能力
图2.2 对比固定后的Ulp1与游离的Ulp1的与底物的切割能力
更令人欣喜的是,固定化Ulp1可耐受pH 10.5、15% DMSO和20%乙醇,并且在超过15次批次反应后仍保留约90%活性。研究者还利用该固定化酶结合Ni-NTA体系,在约1 h内获得无标签重组蛋白。
固定后的Ulp1与未固定的Ulp1在不同pH条件下的稳定性
图2.3 固定后的Ulp1与未固定的Ulp1在不同pH条件下的稳定性
这个案例说明,预活化填料不只可以用于亲和层析纯化使用,它还可以把一种消耗型酶变成可回收、可重复、流程更简洁的固定化工具。
  • 案例三 利用TNF-α的抗体片段作为配基纯化TNF-α

这篇文献中,研究者将抗TNF-α的scFv抗体偶联到CNBr预活化Sepharose 4B填料上,制备亲和层析柱,用于从LPS诱导的Raji细胞裂解液中捕获并纯化TNF-α。结果显示,洗脱产物在SDS-PAGE上呈现约17 kDa的目标条带,纯度可达95%以上,证明该预活化填料可用于快速、高效制备高纯度TNF-α。(Adv Pharm Bull. 2013;3(1):19-23)

采用CNBr活化Sepharose 4B填料纯化的TNF-α的电泳图谱。  泳道 1:层析前的粗蛋白提取物;泳道 2:纯化后的洗脱组分
图2.4 采用CNBr活化Sepharose 4B填料纯化的TNF-α的电泳图谱。泳道 1:层析前的粗蛋白提取物;泳道 2:纯化后的洗脱组分
所以,预活化填料并不只是一瓶填料或一根预装柱。它更像是一个自定义亲和工具箱。

当你问到:

“这个靶标没有现成亲和填料怎么办?”

Cytiva给了你一个肯定的答案:

那就把你的配基接上去,做一款独属于你自己研究所需的亲和介质。

亲和介质

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