粘度計の必要性とは? 多角度光散乱(MALS)は絶対分子量測定に必須か? 図. ゲル濾過クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography: GPC)・サイズ排除クロマトグラフィー(Size Exclusion Chromatography: SEC)｜高分子分析の原理・技術と装置メーカーリスト. マルバーン・パナリティカルのマルチ検出器GPC/SECシステム OMNISEC 図.マルチ検出器GPC/SECシステムでの測定イメージ さまざまなGPC評価方法 1. 一般的なGPC評価:分子量情報・濃度を基準にしたConventional 法(相対分子量) 一般的なGPCシステムでは、濃度を算出できるRI(示差屈折率)検出器やUV(紫外吸光)検出器を用いて、各時間に溶出してきた資料濃度から較正曲線(検量線)を作成し、分子量を算出します。 この方法は、まず分子量が既知である標準試料(ポリスチレンやプルランなど)をいくつか測定します。そのときの各条件(溶媒、カラムの種類・本数、流量、温度)における分子量と溶出時間(体積)の較正曲線(検量線)を作成します。続いて、同条件で調整した未知試料を測定し、各溶出時間(Retention Time:体積)と較正曲線(Conventional Calibration Curve)から分子量を算出します。 この方法によって求められた分子量は標準試料を相対的に比較することから、"相対分子量(Relative Molecular Weight)"と呼ばれます。 図2.Conventional Calibration Curve 2.
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
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.
フェリチン(440 kDa)、2. アルドラーゼ(158 kDa)、3. アルブミン(67 kDa)、5. オブアルブミン(43 kDa)、6. カーボニックアンヒドラーゼ(29 kDa)、7. リボヌクレアーゼ A(13. 7 kDa)、8. アプロチニン(6. 5 kDa) 実験上のご注意点 ゲルろ過では分子量の差が2倍程度ないと分離することができません。分子量に差があまりないような夾雑物を除きたい場合にはゲルろ過以外の手法を用いるべきです。また、ゲルろ過では添加できるサンプル液量が限定されることにも注意が必要です。一般的なゲルろ過では添加することのできるサンプル液量は使用するカラム体積の2~5%です。サンプル液量が多い場合には複数回に分けて実験を行うか、前処理として濃縮効果のあるイオン交換クロマトグラフィーや限外ろ過などでサンプル液量を減らします。添加するサンプル液量が多くなると分離パターンが悪くなってしまいます(後述トラブルシュート2を参照)。 グループ分画を目的とするゲルろ過 ゲルろ過では前述したような高分離分画とは別に脱塩やバッファー交換にも使用されます。この場合に使用されるのはSephadexのような排除限界の大きな担体です。排除限界とはこの分子量より大きなサンプルは分離されずに、まとまって溶出される分子量数値です。この場合にはサンプル中に含まれるタンパク質など分子量の大きなものを塩などの低分子のものとを分離することができます。グループ分画で添加できるサンプル量は使用するゲル体積の30%です。サンプルが少量の場合には透析膜など用いるよりも簡単に脱塩の操作ができます。 トラブルシューティング 1. 流速による影響 カラムへの送液が早い場合は、ピークトップの位置に変化はありませんが、ピークの高さが低くなりピークの幅も広がってしまいます(図2)。流速を早めただけでこのような分離の差が生じてしまうことがあります。カラムの推奨流速範囲内へ流速を下げる対処をおすすめします。 図2.溶出パターンと流速の関係 2. サンプル体積による影響 カラムへ添加するサンプル体積が多い場合、ピークの立ち上がりの位置は同じですが、ピークの幅が広がってしまいます(図3)。分離を向上させるには、サンプルの添加量を2~5%まで減らしてください。 図3.溶出パターンとサンプル体積の関係 3.
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