【凝胶层析原理】凝胶层析是一种基于分子大小差异进行分离的色谱技术，广泛应用于生物大分子如蛋白质、核酸等的纯化和分析。其核心原理是利用多孔凝胶颗粒对不同大小的分子产生不同的滞留效应，从而实现物质的分离。
一、凝胶层析的基本原理
在凝胶层析过程中，样品溶液通过填充有特定孔径凝胶颗粒的柱体。凝胶颗粒内部具有大量微小孔道，不同大小的分子在通过时会受到不同程度的阻碍：
- 大分子：由于无法进入凝胶颗粒的孔道，只能在颗粒之间的空隙中流动，因此最先被洗脱出来。
- 小分子：可以自由进入凝胶颗粒内部，在柱中停留时间较长，最后被洗脱。
这种基于分子体积的分离方式被称为“排阻层析”或“尺寸排阻层析”。
二、常用凝胶材料及其特性
| 凝胶类型 | 孔径范围（Å） | 分子量分离范围（Da） | 适用对象 |
| Sephadex G-10 | 50–200 | 500–3000 | 小分子糖类、氨基酸 |
| Sephadex G-25 | 200–400 | 3000–7000 | 多肽、小蛋白 |
| Sephacryl S-200 | 1000–3000 | 10,000–100,000 | 中等大小蛋白 |
| Superose 12 | 2000–6000 | 50,000–1,000,000 | 大分子蛋白、抗体 |
三、影响分离效果的因素
| 因素 | 影响说明 |
| 凝胶粒径 | 粒径越小，分辨率越高，但流速降低 |
| 柱长 | 柱越长，分离效果越好，但操作复杂度增加 |
| 流速 | 流速过快可能导致分离不充分，过慢则效率低 |
| 样品浓度 | 浓度过高可能引起峰重叠，影响分离精度 |
| 缓冲液组成 | pH、离子强度等影响分子电荷和形态，进而影响分离效果 |
四、应用领域
- 生物制药：用于抗体、酶、疫苗等大分子药物的纯化
- 分子生物学：分离DNA、RNA、蛋白质等生物大分子
- 食品科学：检测食品中的添加剂、色素等成分
- 环境监测：分析水体中的有机污染物
五、总结
凝胶层析是一种高效、温和的分离技术，特别适用于生物大分子的分离与纯化。其原理简单、操作方便，但需要根据目标分子的大小选择合适的凝胶材料，并优化实验条件以获得最佳分离效果。通过合理设计实验参数，可以显著提高分离效率和纯度，为后续研究提供高质量的样品。
