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¿Cómo la cromatografía de intercambio iónico trabaja?

La cromatografía (IEX) de intercambio iónico es una técnica que es de uso general en la purificación de la biomolécula. Implica la separación de moléculas en base de su carga.

Esta técnica explota la acción recíproca entre las moléculas cargadas en una muestra y las mitades opuesto cargadas en la fase del papel de la matriz de la cromatografía. Este tipo de separación es difícil usando otras técnicas pues la carga es manipulada fácilmente por el pH del almacenador intermedio usado.

Dos tipos de separación de intercambio iónico son posibles - intercambio catiónico e intercambio de aniones.  En intercambio de aniones la fase estacionaria - cargado mientras que en intercambio catiónico está negativo - se carga positivo.

Principio de la cromatografía de intercambio iónico

La cromatografía de IEX se utiliza en la separación de biomoléculas cargadas. La muestra cruda que contiene las moléculas cargadas se utiliza como la fase líquida. Cuando pasa a través de la olumna de cromatografía, las moléculas atan a los sitios opuesto cargados en la fase estacionaria.

Las moléculas separadas en base de su carga se enjuagan usando una solución de variar fuerza iónica. Pasando tal solución a través de la olumna, la separación altamente selectiva de moléculas según sus diversas cargas ocurre.

La técnica

Los pasos dominantes en el procedimiento de intercambio iónico de la cromatografía son mencionados abajo:

  • Una muestra impura de la proteína se carga en la olumna de cromatografía de intercambio iónico en un pH determinado.
  • Las proteínas cargadas atarán a los grupos funcionales opuesto cargados en la resina
  • Un gradiente de la sal se utiliza para enjuagar las proteínas separadas. En las concentraciones poco saladas, las proteínas que tienen pocos grupos cargados se enjuagan y en concentraciones más altas de la sal, las proteínas con varios grupos cargados se enjuagan.
  • Las proteínas y las impurezas indeseadas son quitadas lavando la olumna.

Un gradiente del pH se puede también aplicar para enjuagar las proteínas individuales en base de su punto isoeléctrico (pI) es decir el punto en el cual los aminoácidos en una proteína llevan la carga neutral y por lo tanto no emigra en un campo eléctrico. Pues los aminoácidos son composiciones iónicas del zwitter contienen a los grupos que tienen cargas positivas y negativas. De acuerdo con el pH del ambiente, las proteínas llevan una carga positiva, negativa, o de la nada. En su punto isoeléctrico, no obrarán recíprocamente con las mitades cargadas en la resina de la olumna y por lo tanto no se enjuagan. Un gradiente de disminución del pH se puede utilizar para enjuagar las proteínas usando una resina del intercambio de aniones y un gradiente cada vez mayor del pH se puede utilizar para enjuagar las proteínas de las resinas del intercambio catiónico. Esto es porque aumenta el almacenador intermedio pH de la fase movible hace la proteína protonated menos (menos positivo - cargado) así que no puede formar una acción recíproca iónica con negativo - resina cargada, permitiendo es elución. Inversamente, bajar el pH de la fase movible hará la molécula protonated (menos negativo charged_, permitiendo su elución.

Selección de la resina en la cromatografía de intercambio iónico

Las resinas de intercambio iónico tienen positivo o negativo - los grupos funcionales cargados covalente conectados a una matriz sólida. Las matrices se hacen generalmente de la celulosa, del poliestireno, de la agarosa, y de la poliacrilamida. Algunos de los factores que afectan a la opción de la resina son cambiador del anión o de catión, flujo, intercambiador de iones débil o fuerte, talla de partícula de la resina, y capacidad de enlace. La estabilidad de la proteína del interés dicta la selección de un anión o de un cambiador de catión - cualquier cambiador puede ser utilizado si la estabilidad es de ningún interés.

Los usos de la cromatografía de intercambio iónico

El intercambio de iones es el método cromatográfico más ampliamente utilizado para la separación y la purificación de biomoléculas cargadas tales como polipéptidos, proteínas, polinucleótidos, y ácidos nucléicos. Su aplicabilidad dispersa, alta capacidad y simplicidad, y su alta resolución son las razones dominantes de su éxito como método de separación. La cromatografía de intercambio iónico es ampliamente utilizada en varios usos industriales que son algunos de los cuales como sigue:

  • Separación y purificación de los componentes de la sangre tales como albúmina, factores de incremento recombinantes y enzimas.
  • Biotecnología - usos analíticos tales como control de calidad y control de procesos operativos
  • Comida e investigación clínica - estudiar variedades del trigo y la correlación del proteinuria con diversas enfermedades renales.
  • Fermentación - las resinas del intercambio catiónico se utilizan para vigilar el proceso de fermentación durante la producción de la ß-galactosidasa.

Referencias

Further Reading

Last Updated: Aug 23, 2018

Susha Cheriyedath

Written by

Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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