6センチ程度ですが、分取GPCの場合には、大容量の送液ポンプと大口径(2-4センチ)カラムが用いられ、比較的大量のポリマー試料を注入して分子量(オリゴマーの場合は重合度)に基づく分離、精製を行うことが可能となります。 測定条件: 基本的に測定溶媒に溶解する高分子が対象となります。測定分子量範囲は数百から数百万とされ、適切な分子量領域の分離ができる孔径のカラムを使用することが重要となります。広い分子量領域の分離を行うためにカラムを複数本接続しての測定も多く行われています。測定溶媒(移動相)には幅広い高分子を溶解させることができるテトラヒドロフラン(THF)が最も広く使用され、クロロホルム、 N, N- ジメチルホルムアミド(DMF)、ヘキサフルオロイソプロパノール、水なども溶媒として使用されます。極性の大きなポリマーなどでGPCカラムへの吸着が起こる際には別種溶媒のGPCカラムを用いることで、測定が可能になる場合もあります。DMF溶媒での測定時には0. 01Mの臭化リチウムを添加することで、GPCカラムへのポリマーの吸着を妨げられるようになることもあります。「高温GPC」と呼称される1, 2, 4-トリクロロベンゼンなど高沸点溶媒を使用するGPCでは、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの溶解性が限られるポリオレフィンの測定も可能となります。 測定上の注意点: GPCを実際に使用する際の注意点としては、通常の測定ではあくまでも相対分子量が求まることを理解しておく必要があります。例えば、最も汎用的なTHF溶媒のGPCでは、標準ポリスチレンによる較正曲線を使って、1, 4-ポリイソプレンの分子量を測定すると、1.
0037"となり、ほぼ0°と近似できるので、7°の散乱光を0°と近似してそのまま使用可能です。 図6.LALSとMALSのアプローチ この散乱光の角度依存性ですが、全ての分子で起きるわけではありません。小さな分子(半径10~15 nm以下)では、散乱する箇所が1点になり"等方散乱"になります。この領域では、散乱光量も小さくなります。したがって、ノイズレベルの低い(S/N比が高い)散乱光の検出が必要になります。 一般に、光源に近いほどノイズは大きくなりますので、ノイズを小さくするには光源から一番遠い距離である垂直(90°)の位置で散乱光を検出すればS/N比の高い散乱光が得られます。このアプローチをRALS(Right Angle Light Scattering)と呼んでおり、MALSにもこの90°の位置に検出器が必ず配置されています。 図7.等方散乱とRALSのイメージ 3-2. MALSの課題 MALSは、多角度の検出が可能であり、高分子の光散乱角度の角度依存性を検証する研究などいった基礎研究には非常に有用です。しかし、原理上、絶対分子量を求める用途であるなら、多角度は必要ない場合があります。この場合、光散乱検出器は、"検出器の数=価格"になりますので、検出器数が多く搭載されているMALS検出システムは、先に述べた基礎研究の用途に使用しない場合、装置投資に見合う有用な活用方法が見出せない可能性があります。 3-3. ゲル濾過クロマトグラフィー 使用例. LALS/RALSを採用したマルバーン・パナリティカルの光散乱検出器 このようなことから、弊社GPC/SECシステム中の光散乱検出器は、絶対分子量を求める用途には多角度の検出器(MALS)ではなく、信号強度の強いLALSとノイズレベルの低いRALSを用いた2角度検出器である「LALS/RALS検出器」を1次採用しています。このため、研究に必要な情報を必要な投資量の構成で達成し、お客様の生産性を向上させるための選択手段が広がります。 GPCのアプリケーション事例 1. 分岐度などの類推 NMRなどの大型装置を使うことなく、RI検出器、光散乱検出器、粘度検出器を用いると、Mark-Houwink桜田プロットが作成できます。これにより、分子の構造(分岐度合い、分岐数)を評価する事が可能です。 図.Mark-Houwink桜田プロット 2. 分子量の精密分析 RI検出器、UV検出器、光散乱検出器を用いれば、2種類の組成からなるコポリマーの解析や、タンパク質とミセルの複合体の解析が可能です。 図.膜タンパク質(タンパク質・ミセル複合体)の解析事例
6 cm × 高さ 60 cm AKTAexplorer 10S(GE Healthcare) タンパク質低吸着シリンジフィルター (例)MILLEX-GV Syringe Driven Filter Unit フィルター材質:親水性 PVDF フィルター孔径:0. 22 μm フィルター直径:33 mm(MILLIPORE) バッファー用メンブレンフィルターユニット (例)Vaccuum Driven Disposable Filtration System フィルター孔径:0. 22 μm 容量:1000 ml(IWAKI) 1)ランニングバッファーの準備 AKTAexplorer を用いた実験では共通していえることだが、用いるものすべてをフィルターにかけて小さな埃などを除いておいたほうがよい。AKTAexplorer を用いた解析は非常に流路が狭く高圧下で行なうため、このような埃が AKTAexplorer 内のフィルターやカラムトップのフィルターを詰まらせ圧を上昇させる原因となる。そこでまず、ランニングバッファーとして用いるバッファーを 0. 22 μm のフィルターにかける。さらに気泡が流路に流れ込むと解析の波形を大きく歪ませるので、バッファーを脱気する必要がある。脱気は丁寧に行なうと時間がかかるため、われわれの研究室ではバキュームポンプを用いてフィルターをかけた後にそのまま10分程度吸引し続けることで簡易的な脱気を行なっている。試料となるタンパク質の安定性を考慮してゲル濾過を4℃の冷却状態で行なうため、バッファーを冷却しておく。 ランニングバッファーの一例 20 mM Potassium phosphate(pH 8. 0) 1 M NaCl 1 10% glycerol 5 mM 2-mercaptoethanol 2)カラムの平衡化 冷却したバッファーを温めることなくカラムに流す。この際の流速は、限界圧の 0. GPC ゲル浸透クロマトグラフィー（GPC/SEC）の原理・技術概要 | Malvern Panalytical. 3 MPa を超えなければ 4. 4 ml/min まで流速をあげても問題ない。しかし、実際に 1 ml/min 以上ではほとんど流したことはない。280 nm での吸光度の測定値が安定し、pH 及び塩濃度がランニングバッファーと等しくなるまでバッファーを流し、カラムを平衡化する(1. 2 CV~1. 5 CV 2 のバッファーを流している)。平衡化には流速 1 ml/min だった場合、約6時間半かかることになる。よって実際にサンプルを添加する前日に平衡化を行なっておくとよい。 3)サンプルの添加 使用する担体にも依存するが、ベッド体積の0.
5~4%が添加量の目安である。よりピーク分離を高めるためにはサンプル量を2%以下に抑えるとよいが、0. 5%以下にしても分離能はそれ以上改善されない。サンプルを濃縮すると、一度の精製での処理容量を上げることができるが、あまりに濃くしすぎると(サンプルの凝集のしやすさにもよるがおよそ 70 mg/ml 以上になると)サンプルの粘性が増し、きれいな分離ができなくなることがある。これらのことを考慮して添加するサンプル量を決め、添加するサンプルをフィルターにかける(フィルターにかけることができないようなサンプルの場合は十分遠心して沈殿物などを除く)。HiLoad 26/60 Superdex 200 pg では、サンプルの添加量は 13 ml 以下にしたほうがよい。サンプル量が少なく脱気は困難であるので、シリンジに直接フィルターをつけるようなタイプのものでフィルターにかけるだけでよい。フィルターにかけたサンプルを迅速にサンプルループにロードする。その際、気泡を十分に除き、気泡が極力入らないようにロードする。 サンプル量の一例 13 ml この際、サンプルループは Superloop 50 ml(GE Healthcare)を用いた 4)サンプルの溶出 サンプルをロードした後は、プログラムにより自動的に溶出する。サンプルの溶出は 1. ゲル濾過カラムクロマトグラフィーによるタンパク質の精製及び分子量決定 | 蛋白質科学会アーカイブ. 2 CV のバッファーを流して行なっている。その際、ロードしたサンプル量をプログラムに入力する(13 ml 以下)。不純物との分離を再現性よく行なうためには、毎回流速も一定にして行なった方がよい。 流速の一例 0. 8 ml/min 5)カラムの洗浄及び保存方法 0. 5 M NaOH を 1 CV 流し、非特異的に吸着しているタンパク質の大部分を除去した後に、蒸留水を 1. 2 CV 以上流す。流したサンプルがそれほど吸着していない場合には、蒸留水を 1.
2 CV のランニングバッファーを用いてカラムを平衡化する。 3)サンプルの溶出 予めフィルターにかけた 250 μl のサンプルをサンプルループに添加し、1.
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