抗体是重要的生物技术产品,专一性强,亲和力高,在医药和研究领域都有巨大的市场需求。以Protein A亲和层析为代表的传统抗体分离过程,存在一些局限,如成本高昂,处理量较小,洗脱和再生困难等,开发新型的抗体分离纯化方法具有重要意义。扩张床吸附(EBA)和疏水性电荷诱导层析(HCIC)是两种新型的生物分离技术。EBA可以直接从含有生物质固体颗粒的料液中捕获目标物,避免了固液分离等前处理,简化步骤,提高分离效率；HCIC通过优化设计的多功能配基,组合多种相互作用,提高蛋白结合选择性,具有吸附容量高、耐盐性强等特色,可减少料液稀释或加盐等处理,适合于生物初分离。本文将HCIC和EBA两种技术相结合,实现疏水性电荷诱导的扩张床吸附分离,以人免疫球蛋白G (hIgG)和牛免疫球蛋白G (bIgG)为分离目标,探讨新技术在抗体分离中的应用。首先,以Streamline系列的石英砂/琼脂糖微球作为扩张床基质,偶联4-巯乙基吡啶(MEP)和5-氨基苯并咪唑(ABI),制备了两种HCIC扩张床介质S-MEP和S-ABI,系统考察了两种介质的吸附性能。结果显示S-MEP和S-ABI对bIgG和hIgG的吸附具有明显的pH依赖性和良好的耐盐特性。相较于S-MEP, S-ABI拥有更强的IgG动态吸附能力。扩张床吸附性能结果表明,S-ABI床层稳定性较好,轴向混合程度低,最佳床层膨胀率为1.8(操作流速195 cm/h),对bIgG和hIgG的动态载量分别为3.71和28.58 mg/ml介质。针对S-ABI的操作流速偏低,动态吸附性能不高的局限,以碳化钨／琼脂糖微球为基质,偶联MEP和ABI,制备新介质T-MEP和T-ABI,考察两种介质对bIgG和hIgG的吸附能力。结果表明,吸附规律与S-MEP和S-ABI相似,T-MEP和T-ABI吸附IgG同样具有pH依赖性和耐盐吸附特性,操作流速明显提升,动态吸附能力得到改善。T-ABI扩张床吸附性能结果显示,床层稳定性好,轴向混合程度较低,最佳床层膨胀率为2.0和2.2,对应操作流速达到889和1050 cm/h,对bIgG和hIgG的动态载量达到5.49和21.38 mg/ml介质。选择T-ABI进行扩张床吸附分离抗体的应用研究。以IgG/BSA混合溶液作为模型对象,考察了上样pH、洗脱pH、扩张床膨胀率和上样量的影响,确定较优分离条件为：bIgG上样pH 8.0,洗脱pH 3.5,上样量2倍沉降床层体积；hIgG上样pH 7.0,洗脱pH4.0或4.5,上样量3倍沉降床层体积。在较宽的流速范围内,T-ABI扩张床对IgG保持了较好的分离能力,最佳膨胀率为2.0。同时,IgG与BSA之间存在一定竞争性,随上样量增加,部分BSA被IgG顶替,IgG纯度有所提高。进一步考察了两种真实料液,牛乳清中分离bIgG和CHO细胞培养液中分离单抗,均取得良好效果。bIgG纯度为90.6%,收率为78.2%,纯化因子19.3。对于单抗分离,pH 4.5洗脱的纯度为97.7%,收率为72.6%,纯化因子为7.5；pH 4.0洗脱的纯度为93.7%,收率为79.4%,纯化因子7.2。针对扩张床内轴向分布的典型特征,采用在线分析和课题组建立的数学模型,对新介质的轴向分布特征和蛋白吸附进行了表征。结果显示,模型预测与实验结果吻合良好,介质粒径随着床层高度增加而减小,床层空隙率随床层高度增加而增加,扩张床底部区域对吸附贡献较大,其他区域随床层高度增加而逐渐减小,模型很好预测了蛋白吸附的轴向分布特征。进一步分析了系列因素的影响,包括吸附特性参数(Qm、Kd、Dp和C0)、操作条件参数(Dcolumn、Ho、ρL、μL和EF)以及基质特性参数(Dmean、σ和ρP),探讨了膨胀特性、粒径轴向分布、床层空隙率轴向分布以及蛋白穿透行为的变化,获得了一些规律性认识,为新型扩张床介质设计以及分离过程优化提供了指导。本文将HCIC和EBA进行有机结合,分别以石英砂/琼脂糖微球和碳化钨/琼脂糖微球为基质,偶联MEP和ABI,制备了新型扩张床介质,探讨了IgG吸附性能,并用于实际体系的分离纯化,证实了HCIC-EBA用于抗体分离的可行性,为进一步应用研究打下了良好基础。