Ion Exchange
단백질 분석의 표준
단백질 분석에 특화된 이온교환 크로마토그래피

단백질은 단백질을 구성하고 있는 물질에 따라 특성이 천차만별입니다.

이러한 특성으로 인하여 순도가 낮은(불순물이 많은) 단백질을 분석할 때 단백질 분석에 쓰이는 친화성 크로마토그래피로는 충분한 분리를 얻어낼 수 없습니다.

따라서 분리를 개선하기 위하여 단백질이 가지는 특성 중 극성을 이용하여 단백질 간의 극성 차이를 이용한 이온교환 크로마토그래피가 사용되어지고 있습니다.

Shodex에서는 이러한 수요에 부응하기 위해 양이온 교환 컬럼, 음이온 교환 컬럼을 개발하고 공급하고 있습니다.

이온교환 크로마토그래피에 사용되는 이온교환 수지의 종류
극성 강도 Functional Group 명칭 약어
양이온 교환수지
(Cation exchanger)
strong SO3
CH2SO3
C2H4SO3
C3H6SO3
PO3H
Sulfo
Sulfomethyl
Sulfoethyl
Sulfopropyl
Phospho
S
SM
SE
SP
P
Weak COO
CH2COO
Carboxy
Carboxymethyl
C
CM
음이온 교환수지
(Anion exchanger)
Strong CH3N+(CH3)3
CH2N+(CH3)3
C2H4N+(C2H5)3
Quaternary ammonium
Trimethylaminomethyl
Triethylaminoethyl
QA
TAM
TEAE
Weak C2H4N+H3
C2H4+H(C2H5)2
CH2-C6H4N+H3
Aminoethyl
Diethylaminoethyl
p-ainobenzyl
AE
DEAE
PAB

*Shodex 컬럼에 사용되는 Functional group을 볼드 처리 하였습니다.

이온교환 크로마토그래피?

이온크로마토그래피는 양이온, 음이온을 분리하는 ‘이온 교환 크로마토그래피(Ion exchange)’와 더불어

‘이온 배제 크로마토그래피(Ion exclusion)’, 이온쌍 크로마토그래피(Ion pair)’와 같은 다양한 방법이 있습니다.

여기서는 양이온, 음이온을 분석하는 좁은 의미의 이온교환 크로마토그래피 간단히 설명하고자 합니다.

Anion 이온교환 컬럼 Gel 구조, Quaternary anion exchanger

위는 일반적인 Anion exchanger를 나타내었습니다.

Gel은 제4급암모늄기로 Positive charge를 띄고 있는 상황입니다.

음이온 분석 시에는 Gel에 달라붙을 샘플(단백질)을 떼어낼 목적으로 버퍼(Sodium phosphate buffer 등)와 염(NaCl 등)을 사용합니다.

이러한 버퍼&염 이동상 내부에서 사용되며 이동상 비율에 맞게 아래 그림과 같이 Gel 표면에 결합되어 있습니다.

예를 들어, 트립시노겐(Trypsinogen)과 리소자임(Lysozyme)을 분석한다고 가정해봅시다.

조건은 인산버퍼를 이용하여 pH는 7.0을 맞춘 상태이고, 약간의 NaCl이 포함되어 있는 이동상 입니다.

트립시노겐과 리소자임 모두 pH 7.0 상태에서 음성을 띄기 때문에 컬럼을 바로 통과하지 않고 Functional group과 결합 합니다.

이 조건에서 단백질의 극성에 따라 Functional group과 강하게 결합되어 있는 단백질과  약하게 결합되어있는 단백질이 있을 것입니다.

이제 이러한 단백질을 ‘떼어내기 위해’ 이동상 에서 NaCl비율을 증가시킬 경우 Chloride 이온의 증가로 약하게 결합되어있는 단백질이 먼저 떨어지게 될 것입니다.

이러한 원리로 NaCl의 농도를 지속적으로 증가시키게 될 경우 비교적 강하게 결합해 있었던 Lysozyme도 최종적으로 떨어져서 컬럼 밖으로 나가게 될 것입니다.

이러한 원리에 의하여 일반적인 용출 순서를 아래와 같이 정리할 수 있습니다.

■ 양이온 & 음이온 교환수지에 대해 약한 양성, 약한 음성을 띄우는 단백질부터 먼저 용출

(단 pH조건에 따라 단백질의 양성, 음성이 달라질 수 있음)

Anion Exchange Column Specification
  • 단백질, 펩타이드, DNA 분석
  • USP L23 (QA-825)
  • Nucleotide (WA-624)
  • 단백질, 펩타이드, DNA 분석
  • USP L23 (QA-825)
  • Nucleotide (WA-624)
1. Strong 음이온 교환 컬럼 : Quaternary ammonium(QA) Group
Product Code Product Name Ion Exchange Capacity
(meq/g)
Particle Size
(μm)
Pore Size
(Å)
Size (mm)
I.D. x Length
Shipping Solvent
F66110011 IEC QA-825 0.45 12 5,000 8.0 x 75 50mM Na2SO4 aq.
  • *Base material : Polyhydroxymethacrylate(PHMA)
Product Name Max. Usable
Pressure (MPa)
Max. Usable
Flow Rate
(mL/min)
Usable Temp.
Range(°C)
Usable
pH range
Usable organic
solvent conc.
Usable salt conc.
QA-825 2.0 1.5 10 to 50 2 to 12 ≤ 20 % 20 mM to 1.0 M

2. Strong 음이온 교환 분취 컬럼 : Quaternary ammonium(QA) Group

Product Code Product Name Ion Exchange Capacity
(meq/g)
Particle Size
(μm)
Standard Column
F6548000 IEC QA-2025 20 20.0 x 150 QA-825
F6709602 IEC QA-G 8B 20 8.0 x 50 (guard column)

3. Weak 음이온 교환 컬럼 : Diethylaminoethyl Group

Product Code Product Name Ion Exchange Capacity
(meq/g)
Particle Size
(μm)
Pore Size
(Å)
Size (mm)
I.D. x Length
F6118255 IEC DEAE-825 0.6 8 5,000 8.0 x 75
F7640002 Asahipak ES-502N 7C 0.55 9 2,000 7.5 x 100
F6356240 AXpak WA-624 1.2 10 2,000 6.0 x 150
F6700245 AXpak WA-G 10 4.6 x 10
  • *Base material :
    • DEAE-825, WA-624 – Polyhydroxymethacrylate(PHMA)
    • ES-502N 7C – Polyvinylalcohol(PVA)
Product Name Shipping Solvent
DEAE-825 50 mM Na2SO4 aq.
ES-502N 7C 50 mM 1,3-Diaminopropane+ 50 mM NaCl (pH10.0)
WA-624 0.1 M Sodium phosphate buffer (pH3.0)/CH3CN=80/20
WA-G 0.1 M Sodium phosphate buffer (pH3.0)/CH3CN=80/20
Product Name Max. Usable
Pressure (MPa)
Max. Usable
Flow Rate
(mL/min)
Usable Temp.
(°C)
Usable
pH range
Usable Organic
Solvent Conc.
Usable Salt Conc.
DEAE-825 2.0 1.5 10 to 50 2 to 12 ≤ 20 % 20 mM to 1.0 M
ES-502N 7C 1.2 1.5 10 to 50 2 to 12 ≤ 100 % 20 mM to 0.6 M
WA-624 2.5 1.2 4 to 60 3 to 12 ≤ 20 % ≤ 1.0 M
WA-G

4. Weak 음이온 교환 분취 컬럼 : Diethylaminoethyl Group

Product Code Product Name Ion Exchange Capacity
(meq/g)
Particle Size
(μm)
Standard Column
F6548001 IEC DEAE-2025 20 20.0 x 150 DEAE-825
F6709603 IEC DEAE-G 8B 20 8.0 x 50 (guard column)
F6840004 Asahipak ES-502N 20C 13 20.0 x 100 ES-502N
F6710021 Asahipak GS-20G 7B 20 7.5 x 50 (guard column)
Cation Exchange Column Specification
  • 단백질, 펩타이드, DNA 분석
  • USP L22, L58 (P-421S)
  • Fast analysis (ST-FT 4A)
  • 단백질, 펩타이드, DNA 분석
  • USP L22, L58 (P-421S)
  • Fast analysis (ST-FT 4A)
1. Strong 양이온 교환 컬럼 : Sulfopropyl group
Product Code Product Name Ion Exchange Capacity
(meq/g)
Particle Size
(μm)
Pore Size
(Å)
Size (mm)
I.D. x Length
Shipping Solvent
F6118250 IEX SP-825 0.4 8 5,000 8.0 x 75 50mM Na2SO4 aq.
F6113100 IEC SP-4F 4A 0.2 2.7 4.6 X 10 20mM MES buffer(pH5.6)
  • *Base material : Polyhydroxymethacrylate(PHMA)
  • *MES : 2(-N-Morpholino)ethansulfonic acid)
Product Name Max. Usable
Pressure (MPa)
Max. Usable
Flow Rate
(mL/min)
Usable Temp.
Range(°C)
Usable
pH range
Usable organic
solvent conc.
Usable salt conc.
SP-825 2.0 1.5 10 to 50 2 to 12 ≤ 20 % 20 mM to 1.0 M
SP-FT 4A **20 3.0 5 to 45 2 to 12 ≤ 20 % ≤ 1.5 M

2. Strong 양이온 교환 분취 컬럼 : Sulfopropyl group

Product Code Product Name Ion Exchange Capacity
(meq/g)
Particle Size
(μm)
Standard Column
F6548002 IEC SP-2025 20 20.0 x 150 SP-825
F6709604 IEC SP-G 8B 20 8.0 x 50 (guard column)

3. Weak 양이온 교환 컬럼 : Carboxylmethyl Group

Product Code Product Name Ion Exchange Capacity
(meq/g)
Particle Size
(μm)
Pore Size
(Å)
Size (mm)
I.D. x Length
F6110002 IEC CM-825 0.4 8 5,000 8.0 x 75
F7640001 Asahipak ES-502C 7C 0.55 9 2,000 7.5 x 100
  • *Base material :
    • CM-825 – Polyhydroxymethacrylate(PHMA)
    • ES-502C 7C – Polyvinylalcohol(PVA)
Product Name Shipping Solvent
CM-825 50 mM Na2SO4 aq.
ES-502C 7C 0.1 M Sodium phosphate buffer (pH4.4)

4. Weak 양이온 교환 분취 컬럼 : Carboxylmethyl Group

Product Code Product Name Ion Exchange Capacity
(meq/g)
Particle Size
(μm)
Standard Column
F6548003 IEC CM-2025 20 20.0 x 150 CM-825
F6709605 IEC CM-G 8B 20 8.0 x 50 (guard column)
F6840003 Asahipak ES-502C 20C 13 20.0 x 100 ES-502C
F6710021 Asahipak GS-20G 7B 20 7.5 x 50 (guard column)

5. 아미노산 분석 컬럼 : Sulfo(Na+) group

Product Code Product Name Plate Number
(TPN/column)
Functional Group Particle Size
(μm)
Size (mm)
I.D. x Length
F6354211 CXpak P-421S ≥ 3,500 Sulfo (Na+) 6 4.6 x 150
F6700210 CXpak P-G Guard column Sulfo (Na+) 6 4.6 x 10
  • *Base material : Styrenedivinylbenzene(SDB)
Product Name Max. Usable
Pressure (MPa)
Max. Usable
Flow Rate
(mL/min)
Usable Temp.
Range(°C)
Usable
pH range
Usable organic
solvent conc.
Usable salt conc.
P-421S 5.0 0.7 15 to 63 ≥ 3 ≤ 15 % H2O
P-G 15 to 63 ≥ 3 ≤ 15 % H2O