Степень очистки металла

Сравнение стандартов подготовки поверхности - SSPC/NACE и ISO 8501

Два основных стандарта абразивоструйной очистки, ISO 8501 и совместные стандарты SSPC / NACE, трудно сравнивать. Несмотря на то, что они признают примерно одинаковые уровни чистоты, они классифицируют их противоположными способами, что только запутывает ситуацию.
 

ISO 8501 был опубликован Международной организацией по стандартизации в 1988 году, после объединения содержания шведского стандарта 1967 года SIS 055900 с немецким DIN 55928. ISO 8501 – наглядный стандарт , демонстрирующий появление различных степеней ржавчины на разных уровнях чистоты, хотя при этом он также содержит текстовые описания уровней чистоты. ISO 8501 ранжирует уровни в порядке увеличения объема необходимых работ.

Sa 1 Легкая абразивоструйная очистка
Sa 2 Тщательная абразивоструйная очистка
Sa 3 Абразивоструйная очистка до визуально чистой стали
 

В Северной Америке первоначальный стандарт подготовки поверхности был создан архитектурной группой в 1960-х годах прошлого века для сталелитейных предприятий Питтсбурга. Общество окраски стальных конструкций формировалось на основе стандартов.  Стандарты SSPC представляют собой текстовые описания, а не иллюстрации, хотя при этом они сопровождаются визуальными руководствами (VIS) с фотографиями. SSPC/NACE нумерует их в обратном порядке, по  повышению степени очистки поверхности.

SP 5 Чистый металл
SP 6 Коммерческая
SP 7 Поверхностная очистка
 

Это было достаточно просто, пока отрасль не потребовала новой спецификации степени чистоты, которая могла бы сократить расходы за счет замены очистки до чистого металла до почти чистого металла, в ситуациях, когда такая замена была бы удовлетворительной. ISO адаптировала это в установленном порядке как Sa 2 1/2, Очень тщательная абразивная обработка, но SSPC вышла за рамки этого порядка, добавив его по хронологическому принципу как SP 10 Почти чистый металл. Эти две версии не были одинаковыми: Стандартом Sa 2.5 разрешалось оставлять пятна, полосы и тени от ржавчины, вторичной окалины и покрытий до 15 %*от поверхности, в то время как стандартом SP 10 разрешалось только 5 %.

В 2000 году SSPC и NACE выпустили совместные стандарты в преддверии слияния организаций, условия членства в которых в значительной степени совпадали. Слияние не увенчалось успехом, но новый порядок NACE, в котором отображались NACE №№ 1, 2, 3, 4 в отношении SSPC SP 5, 6, 10, 7, сохранился.

Это проясняло ситуацию до 2006 года, когда SSPC/NACE представила Промышленную абразивную очистку, новую спецификацию между «Поверхностной» и «Коммерческой» очисткой, и классифицировала ее в хронологическом порядке как SSPC SP 14 / NACE № 8. ISO отказалась включить в свою систему новую спецификацию как Sa 1.5.

Несмотря на различия, степени чистоты, как правило, считаются совместимыми. Они отражают аналогичные допустимые уровни пятен и плотно удерживающейся ржавчины, вторичной окалины и покрытий, и могут быть сведены в таблицу:

*Приблизительная площадь поверхности. ISO 8501-1 является визуальным ориентиром и не содержит явного указания процентов.

Степени подготовки стальных подложек

Классы подготовки стали

Работы подготовительная стальная основа перед дальнейшим закреплением они определяют долговечность металла.

Вт. процедуры относятся к следующие степени подготовки:

Степени подготовки (согласно PN-ISO 8501-1):

Ст

Подготовка поверхности с использованием ручных инструментов и электроинструментов, т. е. циклевка, чистка щеткой, шлифовка и т. д.Перед очисткой удалить толстые слои ржавчины механическим способом (отрезанием или долблением). Также необходимо удалить видимые следы масла, жира и пыли. После уборки поверхность следует очистить от пыли и мусора.

Ст 1

Легкая брашировка поверхности. Вся поверхность обрабатывается дважды – движением щетки вперед-назад.

ст 2

При осмотре без увеличения поверхность должна быть без масла, жира, пыли, плохо держащейся окалины, ржавчины, лакокрасочного покрытия и посторонних загрязнений.

Ст 3

Те же требования, что и для Ст 2, с той разницей, что поверхность должна быть зачищена до приобретения металлического блеска (от металлической подложки).

Сб

Подготовка поверхности абразивоструйной очисткой. Перед обработкой необходимо удалить механически (стрижкой или долбление) толстые слои ржавчины. Также необходимо удалить видимые следы масла, жира и пыли. После обработки поверхность следует очистить от пыли и отходов.

Сб 1

Грубая пескоструйная очистка. На поверхности, просматриваемой без увеличения, не должно быть масла, жира, пыли или плохо держащейся окалины, ржавчины, налета. краска или посторонние загрязнения.

Сб 2

Тщательная пескоструйная очистка. Поверхность, осматриваемая без увеличения, должна быть очищена от масла, жира, пыли, крупных следов масштаба, ржавчины, налета. краска или посторонние загрязнения. Любой остаток загрязнения плотно прилипают.

Сб 2½

Более тщательная абразивно-струйная очистка. Поверхность, видимая без увеличения, должна быть очищена от масла, жира, пыли, окалины, ржавчины, лакокрасочного покрытия или посторонних загрязнений. Могут быть только следы грязи в виде точек или полосы в виде пятен.

Сб 3

Абразивоструйная очистка для визуально чистой стали. Поверхность, видимая без увеличения, должна быть очищена от масла, жира, пыли, окалины, ржавчины, лакокрасочного покрытия или посторонних загрязнений.Поверхность должна иметь однородный металлический цвет.

Важно приступать к покраске сразу после очистки основания. Грунтовочные краски следует наносить кистью или безвоздушным распылителем. Эти способы позволяют лучше «смочить» оставшиеся на поверхности загрязнения – ржавчину и окалину. Использование валика и воздушного распылителя для нанесения грунтовочных красок не рекомендуется.

Степени очистки поверхности

Внешний вид и описание степеней коррозии стальных подложек

Нормы чистоты поверхности учитывают исходное состояние очищаемой поверхности и приведены в таблице с фото 2 - 4, обзорный рисунок из 1 от A до D и описаны в таблицах 1, 5 и 6.

Рисунок 1. Описание основных условий поверхности согласно ISO 8501-1 (согласно Kjernsmo et al., 2003). (A) Ступенька с ржавой чешуей; (Б) стадия с мелкой окалиной и ржавчиной; в) степень с мелкой окалиной и глубокой ржавчиной; Г) Марка с питтинговой коррозией и крупной ржавчиной [3].

Исходное состояние стальных поверхностей, подлежащих струйной очистке, описывается четырьмя уровнями коррозионной стойкости A, B, C и D, приведенными в таблице 2.
Стандарт США SSPC VIS 3 для инструментов для ручной и механической очистки поверхностей дополнительно предусматривает начальные состояния E, F и G (см. фото 1).
В этом стандарте предполагается, что открытая металлическая поверхность класса G соответствует следующему классу: C Sa 2, D Sa 2, C Sa 2½, D Sa 2½, C Sa 3 или D Sa 3 в соответствии с PN EN ISO 8501 -1.Горячекатаная сталь
всегда ведет себя в одном и том же состоянии, а серый слой расплавленных оксидов, прочно прилипший к подложке, называется «прокатной окалиной». Хотя этот слой может оставаться на одном и том же месте в течение длительного времени, его поверхностные компенсаторы, отличные от стали, могут вызывать непредсказуемое поведение, даже приводя к отслоению и растрескиванию нанесенных на него покрытий. Поэтому большинство проектировщиков предпочитают избегать таких неопределенностей и призывают к устранению «скользящей окалины».Для этого металлургические материалы перед сваркой и другими механическими операциями следует подвергать дробеструйной очистке на роторной дробеструйной машине, а перед нанесением защитных покрытий - дополнительно очищать в камерах очистки дробеструйными или другими абразивами.
В зависимости от исходного состояния очищаемой поверхности степени очистки поверхности приведены как степень подготовки поверхности перед нанесением красок и аналогичных материалов (защитных покрытий), показанная и описанная в таблицах 2 и 3.Другие способы описания степени ржавления стальных поверхностей приведены в таблице 4.
В приложении к стандарту PN EN ISO 8501-1 Ad 1 - показаны тонкости внешнего вида очищенных поверхностей в зависимости от абразива, используемого для пескоструйной обработки. (фото 3).
В таблице 4 приведены начальные состояния очищаемых поверхностей и конечные эффекты после операций очистки ручными механическими инструментами Ст2 и ротационными Ст3 и пламенной очисткой ФЛ.
Выходные состояния A, B, C и D показаны слева и в следующих столбцах последовательно от A Sa 1 до D Sa 1, заканчивая последним столбцом от A Sa 3 до D Sa 3.
Окончательное состояние поверхностей после местной абразивоструйной очистки лаковых покрытий и аналогичных материалов после удаления фрагментов поврежденного или корродированного покрытия регламентируется стандартом PN EN ISO 8501-2, а также после полного удаления лаковых покрытий с целью их восстановления или изменить систему защиты от коррозии, это описано в стандарте PN EN ISO 8502.
Струйная очистка поверхностей, оцинкованных погружением, известная как подметание (иногда называемая «промывкой песком»), может использоваться при очистке оцинкованных изделий. и алюминиевые поверхности, оцинкованные методом горячего погружения, по классам SaS (согласно SFS 5873).Подметание также используется для придания шероховатости старым, неповрежденным, окрашенным поверхностям и для удаления отслаивающейся или отслаивающейся краски во время технического обслуживания. После обработки поверхность должна быть равномерно матовой и шероховатой, а цинковое или алюминиевое покрытие не должно иметь повреждений [3]. Стандарт
ISO 8501-2 «Подготовка к окраске ранее окрашенных стальных поверхностей для местного обновления предыдущих покрытий» основан на опыте, согласно которому полное удаление предыдущих покрытий не всегда возможно и необходимо.Это особенно важно, если техническое обслуживание проводится регулярно. Каждый подготовительный класс маркируется соответствующими буквами Sa, St или Ma, чтобы указать тип используемого метода очистки.
Сравнение американского стандарта SSPC VIS-1 для сухой абразивоструйной очистки SSPC VIS-3 для ручной и механизированной очистки с ISO 8501-1 показано на фото 4. Уровни очистки от SP 2, очистка SP 11, очистка инструментами металлы электродвигателя показаны для каждого начального состояния поверхности.На фото 3 показан внешний вид 4-й степени очистки ручными и моторными инструментами ржавой неокрашенной стали С

Сравнение стандартов абразивоструйной подготовки: SSPC/NACE и ISO 8501

Два доминирующих стандарта абразивоструйной очистки, ISO 8501 и объединенные стандарты SSPC/NACE, трудно сравнивать, поскольку они классифицируются по-разному. Хотя они признают более или менее одинаковые уровни чистоты, они классифицируют их противоположным образом, затемняя картину.

Стандарт ISO 8501 был опубликован Международной организацией по стандартизации в 1988 году после объединения содержания шведского стандарта SIS 055900 от 1967 года и немецкого стандарта DIN 55928. ISO 8501 — это визуальный стандарт , показывающий появление различных степеней коррозии при разных уровнях чистоты, хотя он также включает текстовые описания уровней чистоты. ISO 8501 классифицирует уровни чистоты в соответствии с возрастающей рабочей нагрузкой .

Sa 1 Легкая струйная очистка
Sa 2 Тщательная струйная очистка
Sa 3 Дробеструйная очистка для визуально чистой стали

В Северной Америке первый стандарт дляПодготовка поверхности была написана архитектурной группой в 1960-х годах для сталелитейщиков в Питтсбурге. В связи с этими стандартами была создана Ассоциация окраски металлоконструкций. Стандарты SSPC представлены в виде текстовых описаний , они не являются иллюстративными, хотя и сопровождаются иллюстративным руководством (VIS) с фотографиями. Стандарты SSPC/NACE нумеруют их в обратном порядке: увеличивает чистоту поверхности.

SP 5 Белый металл
SP 6 Коммерческий сорт
SP 7 Очистка кистью

Этого было достаточно, пока промышленность не потребовала новую спецификацию для степени чистоты, которая могла бы снизить затраты за счет замены «белого металла» в ситуациях, когда «почти белый» был бы достаточно хорош.ISO привел его в соответствие с установленной классификацией как Sa 2 1/2, Highly тщательной пескоструйной очистки, однако SSPC вышел за рамки установленного порядка вещей, обозначив его хронологически как SP 10 Почти белый . Этим двум версиям не было равных: класс Sa 2.5 допускал наличие пятен, полос и теней ржавчины, окалины и остатков покрытия до 15% * поверхности, а класс SP 10 допускал только 5% .

В 2000 г. SSPC и NACE выпустили общие стандарты до слияния этих организаций, многие из которых являются одними и теми же членами.Слияние не состоялось, но новая классификация NACE, которая сопоставила классы NACE 1, 2, 3, 4 с классами 5, 6, 10, 7 SSPC SP, осталась.

Это прояснило ситуацию до 2006 года, когда SSPC/NACE представила промышленную пескоструйную очистку, новую спецификацию класса между «щеткой» и «коммерческой», и классифицировала ее в хронологическом порядке как SSPC SP 14/NACE № 8. ISO отказалась вставлять новую спецификацию в его система как Sa 1.5.

Несмотря на их различия, обычно считается, что степени/классы чистоты совместимы друг с другом.Они отражают аналогичные допустимые уровни пятен и близко прилегающей ржавчины, окалины и покрытий и могут быть обобщены в таблице:

* Расчетная площадь поверхности. ISO 8501-1 содержит визуальные ссылки и не дает конкретных процентов.

Обнаружение и классификация дефектов стали при подготовке поверхности

Покрытия дают усадку по мере отверждения, что приводит к их тонкости на острых кромках и сварных швах, что является классической причиной повреждения покрытий.

Исправление дефектов обычно не входит в обязанности пескоструйщика, но когда требуется подготовка поверхности, покрытие должно хорошо прилипать, а дефекты поверхности могут этому помешать.Абразивоструйщик — единственный человек , который следит за каждым квадратным сантиметром поверхности стали , что делает его последней линией обороны в процессе поиска дефектов.

Обнаружение дефектов и сообщение о них не только важны, но и приветствуются. Предоставление этой дополнительной услуги — хороший способ произвести хорошее впечатление и выделиться среди конкурентов. Но сначала нужно знать, что искать.

Стандарт ISO 8501-3 «Подготовка стальных поверхностей перед нанесением красок и сопутствующих продуктов» делит дефекты на три категории:

• Сварные швы

• Кромки

• Стальные поверхности как таковые

При осмотре на наличие дефектов особое внимание следует обращать на сварные швы, разрезы, проколы и надрезы. Чтобы найти выступающие части, наденьте перчатки и проведите рукой по возможным неровностям.Некоторые выступы, такие как сварочные брызги, могут быть удалены пескоструйной очисткой. Другие должны быть измельчены.

Если вас попросят отшлифовать выступы с помощью электроинструмента, важно, чтобы вы не оставили никаких следов шероховатости, заусенцев или блеска. Также важно при шлифовке дефектов не уменьшать массу подложки, т.е. быть не меньше массы окружающей металлической поверхности, а также шлифовать так, чтобы выделялось избыточное тепло, так как в обоих случаях это ослабит сталь. .После зашлифовки дефектов их также следует проверить рукой в ​​перчатке, чтобы убедиться, что при этом не образовалось более острых краев.

Теперь, когда мы знаем, какие дефекты искать, давайте теперь рассмотрим различные степени подготовки поверхности.

Существует три степени удаления видимых дефектов на стальных поверхностях, как определено в ISO 8501-3:

P1 Легкая подготовка : подготовка поверхности перед нанесением краски не требуется или требуется лишь минимальная подготовка поверхности;

P2 Тщательная подготовка : большинство неисправностей устранено;

P3 Очень тщательная подготовка : поверхность не имеет существенных и видимых дефектов.

Принимая решение о степени подготовки, убедитесь, что поверхность подготовлена ​​в соответствии со спецификациями, особенно с учетом того, что для одного производственного задания могут потребоваться разные уровни подготовки, например: P1 для внутренней и P3 для внешней стены.

Соглашение со всеми заинтересованными сторонами о том, что они должны быть готовы и устранены конкретные видимые дефекты до начала работы, может сэкономить время и усилия.

Divinol Cleaner 1342 препарат для очистки и обезжиривания пластмасс и металлов

Настройки файлов cookie

Здесь вы можете определить свои предпочтения в отношении использования нами файлов cookie.

Требуется для работы страницы

Эти файлы cookie необходимы для работы нашего веб-сайта, поэтому их нельзя отключить.

Функциональный

Эти файлы позволяют использовать другие функции сайта (кроме необходимых для его работы). Включив их, вы получите доступ ко всем функциям веб-сайта.

Аналитический

Эти файлы позволяют нам анализировать наш интернет-магазин, что может способствовать его лучшему функционированию и адаптации к потребностям Пользователей.

Поставщики аналитического программного обеспечения

Эти файлы используются поставщиком программного обеспечения, под которым работает наш магазин.Они не объединяются с другими данными, введенными вами в магазине. Целью сбора этих файлов является выполнение анализа, который будет способствовать разработке программного обеспечения. Вы можете прочитать больше об этом в политике использования файлов cookie Shoper.

Маркетинг

Эти файлы позволяют нам проводить маркетинговую деятельность.

Металлургические и заливочные работы

Foseco стремится улучшить металлургические процессы в литейных цехах. Предлагаемые нами расходные материалы и устройства позволяют производить чистый металл воспроизводимого качества.

Оборудование для переработки (FDU), Оборудование для одновременной очистки и модификации (MTS)

Установка рафинирования (FDU)

Рафинировочное оборудование ( ФДУ ) — автоматическое оборудование для металлургической обработки металлической ванны.Обеспечивает экологически безопасные условия процесса очистки алюминиевых или медных сплавов.

FDU использует вращающийся ротор, который создает крошечные пузырьки газа и смешивает их с расплавленным металлом. Эти крошечные пузырьки газа распределены по всему объему расплавленного металла. За счет их минимального размера получается максимальная активная площадь поверхности рафинирующего газа, используемого для рафинирования и флотации.

Устройство MTS (Metal Treatment Station) - автоматическое устройство для одновременной очистки, модификации и измельчения зерна

Использование установки MTS (станция обработки металла) позволяет выполнять полную и автоматическую металлургическую обработку жидкого алюминия за одну стадию.При рафинировании алюминия на ФДУ возможно добавление всех возможных флюсов (очищающих, модифицирующих и т.д.).

Деаэрация SMARTT до указанного значения.

SMARTT Дегазация до заданного значения — это программное обеспечение, устанавливаемое на устройства FDU и MTS и использующее информацию об условиях окружающей среды, температуре металла, возможностях ротора и химическом составе сплава.

Программное обеспечение SMARTT определяет скорость вращения ротора, расход инертного газа и время рафинирования.Он передает эти данные рафинеру перед каждым рафинированием, чтобы обеспечить воспроизводимые результаты обработки высокого уровня.

FDU - Расходные материалы

Валы и рабочие колеса из графита

Рабочие колеса используются вместе с валами. Эти детали дополнительно проходят вакуумную пропитку для увеличения срока службы.

Графитовый ротор типа FDU XSR

Тип крыльчатки FDU XSR можно комбинировать с валами любой длины.Чрезвычайно эффективное измельчение газа происходит в верхней части ротора. Это приводит к максимизации активной поверхности очищающего газа.

Высокопроизводительные роторы типа MTS FDR

Крыльчатки типа МТС FDR обеспечивают хорошую очистку газа и одновременно высокую степень гомогенизации в процессе МТС . Кроме того, они поддерживают процесс рафинирования в сосудах нестандартной формы.

Флюсы для шабрения, покрытия и очистки жидких алюминиевых сплавов

Флюсы COVERAL подходят для покрытия поверхности расплавленного металла, удаления примесей и удаления шлаков из жидких сплавов на основе алюминия.Они уменьшают образование и накопление оксидов на стенках печи, способствуют удалению неметаллических примесей из расплавленного металла, уменьшают содержание шлаков в алюминии и облегчают их удаление. Флюсы
COVERAL доступны в виде гранул ( COVERAL GR ) или порошка.
Существует множество флюсов в виде порошков или гранул для использования вручную или в оборудовании MTS. Гранулированные флюсы не содержат пыли и более эффективны, чем порошковые флюсы, что снижает количество добавляемого флюса.В устройствах МТС следует использовать флюсы типа COVERAL MTS .

Флюсы для удаления мусора

предназначены для удаления неметаллических включений из ванны металла путем улавливания частиц оксида, стекающих на поверхность металла.

Флюсы для очистки/покрытия поверхности расплавленного металла

Флюсы для покрытия поверхности расплавленного металла и удаления шлаков образуют слой, предохраняющий металл от окисления и диффузии водорода из атмосферы.Эти флюсы коагулируют оксиды и неметаллические загрязнители, вытекающие из расплавленного металла, тем самым очищая металл и создавая шлаки, свободные от металлического алюминия, которые можно легко удалить.

Плавильные флюсы

COVERAL 912 — флюс для поверхностного покрытия и удаления отложений, разработанный для переплавки сильно загрязненной шихты.

Измельчители зерна для сплавов на основе алюминия

COVERAL MTS 1582 — не содержащий натрия флюс для измельчения зерна в доэвтектических сплавах.Используется с устройством MTS, предлагаемым Foseco.
TIBORAL 6 — флюс для измельчения зерна, который выделяет зародыши непосредственно в ванну металла. Он применим к алюминиевым сплавам, за исключением эвтектических и заэвтектических сплавов. №
NUCLEANT 70 – не содержащая натрия таблетка для измельчения зерна суб- и эвтектических сплавов на основе алюминия. Это самополив.
ELDUCTAL 90 S представляет собой таблетку для измельчения зерна, не содержащую титана.Он посвящен алюминиевым сплавам. Этот продукт особенно рекомендуется для проводящего алюминия, где присутствие титана отрицательно влияет на электропроводность.
PHOSPHORAL L 12 – таблетка для измельчения зерна заэвтектических сплавов.

Модификаторы для алюминиевых сплавов

Флюсы, выделяющие натрий

COVERAL представляет собой модификатор натрия в виде порошка или гранул для использования во всем диапазоне температур.

таблетки

Таблетки SIMODAL доступны для стандартных применений с использованием литейного колокола. Для продления эффекта модификации используйте продукты COVERAL PERMA .

Другие продукты для металлургической обработки жидких алюминиевых сплавов

• Флюсы для очистки печей
• Таблетки для рафинирования алюминия и его сплавов
  
• Изделия для контролируемого введения водорода
90 150 Флюсы для удаления нежелательных элементов
90 160

Продукты для металлургической обработки жидких сплавов на основе меди


Чистящие флюсы для переплавки и удаления нежелательных элементов


Таблетки CUPREX 1 и Порошок RAFFINATOR 91 являются сильно окисляющими очистителями расплавленного металла для проволоки или промышленных медных сплавов, томпака и бронзы, для литья в песчаные формы и литья под давлением.
RECUPEX 120 представляет собой инертный чистящий порошок из расплавленной латуни, используемый при литье в песчаные формы, и особенно подходит для плавки лома, загрязненного маслом.
ELIMINALU 8 – сильный окислитель для очистки и удаления примесей алюминия из медных сплавов. Он не подходит для алюминиевых бронз и только в определенной степени подходит для марганцевых или кремниевых бронз.


Флюсы для покрытия поверхности расплавленного металла

CUPREX – покрывающие и окислительные флюсы, предназначенные для сплавов на основе меди
CUPRIT – покрывающие и нейтральные флюсы, предназначенные для сплавов на основе меди окисляющие элементы.


Продукты для очистки/рафинирования и гомогенизации жидких сплавов на основе меди.

LOGAS 50 – это таблетки, предназначенные для сплавов на основе меди. Они удаляют растворенный кислород и обеспечивают флотацию оксидов.


Оксигенационные трубки

ПРОБКИ DEOX представляют собой отдельные медные трубки, содержащие различные реагенты. Они предназначены для удаления растворенного кислорода, образующегося в процессе плавки.Трубы доступны для всех марок медных сплавов. Использование трубок не влияет на электропроводность и теплопроводность сплавов.


Коагулянты шлаковые

SLAX 20 – коагулянт шлака, предназначенный для всех медных сплавов.


Специальные флюсы для электрических и индукционных печей

ELEKTRO – средства для покрытия поверхности расплавленного металла и очистки всех сплавов на основе меди, выплавляемых в электрических или индукционных печах.


Продукты для металлургической обработки жидких сплавов магния или цинка


Флюсы для удаления загрязнений и накипи из расплавленных сплавов на основе цинка


ZINCREX – это флюсы в виде порошков и гранул, предназначенные для удаления загрязнений и шлаков.


Флюсы для очистки и покрытия поверхности жидких сплавов на основе магния


MAGREX 60 — универсальный флюс для покрытия поверхности расплавленного металла, очистки и удаления шлаков из жидкого магния и его сплавов.Его также можно использовать для плавки или переработки лома магния.


Измельчители зерна из сплавов на основе магния

NUCLEANT 5000 широко используется в качестве добавки к жидкому магнию и его сплавам. Он вводится в металлическую ванну в виде порошка, который выделяет очень мелкие частицы углерода. Они становятся активными зародышеобразователями в металлической ванне.


.

Современные методы очистки белка - Laborant.pl

Ярослав Кроличевски

Факультет биотехнологии Вроцлавского университета
страниц печатной версии: 4-23


FPLC хроматограф (www.tech-lab.pl).

В последние годы наблюдается постоянное развитие техники и методов очистки белков. Это оказывает значительное влияние на многие области науки и, следовательно, приводит к постоянному развитию приложений и промышленному использованию.Современное оборудование, используемое в процессе выделения и очистки белков, становится все более производительным, позволяет точно контролировать процесс очистки, контролировать его параметры, скорость и т. д. Необходимым дополнением к вышеперечисленным процессам является использование соответствующие методы разделения, основанные на хроматографических методах. Степень очистки белков во многом зависит от того, для каких целей они будут использоваться в дальнейшем. В целом можно сказать, что целью процесса очистки является не только удаление нежелательных примесей, но и получение нужной концентрации белка и перенос его в среду, в которой он стабилен.Высокая чистота белков желательна при структурных исследованиях, то есть в кристаллографии, ЯМР, а также при терапевтических применениях в медицине и ветеринарии. В биохимических и молекулярных тестах, связанных с определением физико-химических свойств, допускается меньшая чистота. Идеальной степенью чистоты для белка является, конечно, 100%, но очень хорошей степенью чистоты препарата считается, когда загрязнение не превышает 5%. Очистка белка представляет собой сложный процесс, зависящий от нескольких факторов: источника белка, клеточной локализации, структуры белка, его количества в естественном месте залегания и др.Процесс очистки также зависит от того, должен ли полученный белок быть получен в нативной форме, является ли он мультидоменным, имеет ли он кофакторы и т. д. Благодаря современным методам молекулярной биологии значительно облегчается получение рекомбинантных белков в больших количествах. С другой стороны, их очистка часто требует использования методов, отличных от природного источника их происхождения. Одним из очень важных методов, используемых для очистки биологически активных молекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты, являются хроматографические методы.При определении хроматографии можно сказать, что это метод разделения смесей, при котором разделяемые компоненты разделяются между двумя фазами, одна из которых является неподвижной фазой, а другая — подвижной (подвижной) фазой хроматографической системы. В качестве неподвижной фазы может выступать твердое вещество, жидкий носитель или гель. Подвижная фаза может быть: газом, жидкостью или сверхкритическим веществом ( Сверхкритическая флюидная хроматография , SFC). Соответственно, хроматографию можно разделить на газовую, жидкостную и сверхкритическую, псевдоожиженную или сверхкритическую, подвижную хроматографию.

Перед началом хроматографической очистки выделенный белок необходимо перевести в раствор. Правильный выбор условий экстракции необходим для эффективной очистки биологически активного материала. Первым этапом очистки является выделение белков из биологического материала с использованием физико-химических методов, таких как:

1. гомогенизация,
2. ультразвуковая обработка (ультразвук),
3. осмотический лизис,
4. работа под высоким давлением (френч-пресс),
5. использование детергентов для высвобождения белков из мембраны,
6. замораживание-оттаивание.
Последующие этапы очистки белков связаны с физико-химическими свойствами, средой, из которой они были выделены, и степенью загрязнения препарата. Эти параметры могут привести к тому, что количество полученного белка будет очень низким, он может расщепляться или терять свою активность. Во время очистки могут возникать агрегаты, которые также могут влиять на эффективность разделения данного белка.

Процедура очистки белков хроматографическими методами зависит от нескольких факторов, которые могут повлиять на процесс очистки и стабилизации белков:

1. Восстановители, такие как дитиотреитол (ДТТ) или β-меркаптоэтанол, предотвращают окисление тиоловых групп,
2. рН среды.Растворимость белков в изоэлектрической точке снижается, что приводит к их агрегации,
3. Устойчивость к хаотропным агентам (мочевина, гидрохлорид гуанидина)
4. Ионная сила среды,
5. Температурная стабильность,
6. Добавление хелаторов (ЭДТА-Na2),
7. Наличие протеаз в препарате (использование ингибиторов, PMSF),
8. Знание свойств белка, оказывающее непосредственное влияние на выбор метода разделения:
• молекулярная масса (молекулярная фильтрация, GFC),
• Заряд поверхности белка (для установления условий ионообменной хроматографии, IEC),
• affinity (выбор лиганда для аффинной хроматографии, AC),
• гидрофобность (выбор среды для гидрофобной хроматографии, HIC).
Одним из простейших методов очистки белков является преципитация, заключающаяся в селективном осаждении белков из раствора (рис. 1) с использованием осаждающего агента, такого как сульфат аммония (AmSO4) или полиэтиленгликоль (ПЭГ). Последний используется для очистки иммуноглобулинов. Рис. 1. Схема селективного осаждения белков. В присутствии высокой концентрации AmSO ₄ растворимость большинства белков снижается. Осаждение белков из раствора связано с усилением экспрессии гидрофобных участков в результате удаления гидратной оболочки, что вызывает повышенную склонность белков к агрегации и выпадению из раствора.Этот метод не лишен недостатков, таких как низкая селективность и ограничения в случае низкой концентрации белка. Большинство белков осаждаются в пределах 40-80% насыщения солью (таблица 1).

Таблица 1. Диапазон высаливания AmSO ₄ .

Чтобы осаждение AmSO4 было эффективным, необходима минимальная концентрация общего белка 1 мг. мл ^-1 и интересующий белок 0,1 мг. мл ^-1 . В случае больших объемов препарата перед осаждением белков с помощью AmSO4 рекомендуется концентрирование методом ТФФ (ультра/диафильтрация).

Подготовка проб перед хроматографическим разделением

Хорошо подготовленный образец — половина успеха хроматографической очистки белков. Примеси в клеточных экстрактах могут содержать различные макромолекулы (нуклеиновые кислоты, липидные мицеллы, полисахариды и другие белки). Они могут препятствовать или препятствовать хроматографическому разделению и даже в крайних случаях разрушать фильтры хроматографа, блокировать поток через колонку или делать ее непригодной для использования.Поэтому очень важно правильно подготовить образец перед началом хроматографической очистки. Во-первых, удалите все остатки, которые могут помешать разделению. Наиболее простой метод, используемый для этой цели, — центрифугирование образца перед его загрузкой на колонку или пропускание через фильтр с диаметром пор не более 0,45 мкм. С практической точки зрения использование так называемого предварительные колонки или защитные фильтры в хроматографических системах для устранения последствий этого вида загрязнений малоэффективны.С экономической точки зрения он малоэффективен из-за частого засорения фильтров разного рода примесями. Проблемы с белковыми препаратами также включают их повышенную вязкость из-за загрязнения нуклеиновыми кислотами, протеогликанами и полисахаридами. Для удаления ДНК и РНК образцы чаще всего предварительно инкубируют с нуклеазами или засаливают сульфатом протамина (конечная концентрация 0,01%), обладающим высоким сродством к нуклеиновым кислотам.Избыток полисахаридов можно удалить с помощью, например, колонки, заполненной диатомовой землей (целитом), или с помощью глюкозидазы. При работе с белками, устойчивыми к низким рН (например, слитыми белками GFP), возможно применение кислотного осаждения (понижение рН ниже 4,6; 4°С), при котором осаждается большая часть примесей. Дальнейшие этапы очистки зависят от физико-химических свойств препарата, содержащего очищаемый белок, и самого белка. Если препарат содержит низкую концентрацию солей и объем пробы не важен, можно использовать ионообменную хроматографию.

Ионообменная хроматография (МЭК)

Хроматография МЭК является одним из наиболее широко используемых методов очистки заряженных биомолекул (белков, нуклеиновых кислот, полипептидов). Большая популярность этого метода связана с простотой эксплуатации, легким управлением стадией разделения и малым расходом насадки хроматографической колонки, которую можно легко регенерировать многократно. К сожалению, основным недостатком хроматографии МЭК является ограниченная селективность.Существует два основных типа МЭК-хроматографии: анионообменная (для отрицательно заряженных белков) и катионообменная (для положительно заряженных белков). Чаще всего белковые смеси наносят на ионообменную колонку в буфере с низкой концентрацией соли и рН буфера, благоприятствующим интересующему белку с положительным (катионный обмен) или отрицательным (анионный обмен) суммарным зарядом (рис. 2). . Конечно, можно пойти другим путем и использовать ионообменник для связывания оставшихся белков. Затем очищенный белок вытекает в виде несвязанной белковой фракции.Интересно, что с помощью ионообменника мы можем сгущать белок. В этом случае используйте буфер с низкой концентрацией (1-10 мМ) и pH ниже или выше на одну единицу, чем значение pI (изоэлектрическая точка). Рис. 2. Блок-схема хроматографии IEC. (А) схема работы ионита; (B) хроматограмма, полученная при анализе белка с использованием хроматографии IEC. Белки являются сложными амфолитами, имеющими как положительные, так и отрицательные заряды, а их pI зависит от коэффициента ионизации аминокислотных остатков (pH > pI отрицательный суммарный заряд; pH 8), также ионизируется цистеин.Заряженные аминокислоты обычно располагаются на поверхности белков, за исключением металлопротеинов. Незначительные изменения заряда позволяют отделить друг от друга не только совершенно разные белки. Современная ионообменная хроматография способна разделять изоформы одного и того же белка, отличающиеся одним зарядом, расположенным на поверхности белка. По этой причине хроматографию IEC часто используют в конце процесса хроматографической очистки белков. Связывание белка с ионообменником не всегда зависит от общей белковой нагрузки.Иногда на взаимодействие с носителем влияет локальная полезная нагрузка (рис. 3). Рисунок 3. Локальное взаимодействие между нагрузкой-носителем и нагрузкой направленного белка. При использовании хроматографии IEC обратите внимание, что pH микроокружения ионообменника не совсем совпадает с pH буфера, используемого для уравновешивания колонки. Это связано с так называемым эффектом Доннана, который вызывает притяжение или отталкивание протонов в зависимости от заряда носителя в его микроокружении.В целом, вблизи носителя рН на 1 единицу выше, чем в окружающем буфере для анионообменников и на 1 единицу ниже для катионитов. Следовательно, если белок адсорбируется на катионообменной смоле при pH 5, он будет подвергаться воздействию pH 4, а если он будет иметь плохую стабильность при этом pH, он может денатурировать. Таблица 2. Примеры ионообменников, используемых в хроматографии.
Как уже упоминалось, pH исходного буфера должен быть по крайней мере на одну единицу pH выше или ниже pI белка, чтобы обеспечить адекватное связывание с ионообменником.Однако следует помнить, что такие ионообменники, как СМ и ДЭАЭ, являются примерами слабых ионообменников. Слабый ионообменник ионизируется только в ограниченном диапазоне рН. Так, ДЭАЭ начинает «терять» свой заряд выше рН 9, а КМ начинает «терять» заряд ниже рН ~ 5. Термин «слабый» не относится к силе связывания ионов со смолой или к физической прочности самой смолы. Эффективный начальный диапазон рН при использовании ДЭАЭ или КМ находится в пределах рН 5-9.При использовании ионообменников обращайте внимание на матрицу, к которой он присоединен (Сефароза - Агароза; Сефадекс - Декстран; Сефацел - Целлюлоза).Тип заполнения также влияет на стабильность ионита (табл. 3).

Таблица 3. Примерные параметры слоев, содержащих ионит ДЭАЭ.

При ионной силе от нуля до физиологических значений (0,15–0,2 М) некоторые белки склонны к образованию осадка из-за недостаточного отталкивающего заряда. И наоборот, когда концентрация соли слишком высока, белки высаливаются. Помимо элюции в солевом градиенте, белки можно элюировать, изменяя рН буфера, что изменяет степень ионизации боковых аминокислотных остатков и, следовательно, заряд белка.Однако следует помнить, что при данном рН белок должен оставаться стабильным и что белки выпадают из раствора при рН, равном их рI. Для этих белков может оказаться невозможным элюирование в градиенте pH (рис. 4).
Важным параметром, влияющим на разделение аналитов с помощью ионообменной хроматографии, является размер зерен наполнителя, к которому присоединена функциональная группа ионита. По мере уменьшения размера зерен матрицы разрешение увеличивается, однако хорошая селективность (степень разделения хроматографических пиков) является более важным фактором, чем высокое разрешение, и зависит не только от природы и количества функциональных групп на поверхности матрицы, но и также на экспериментальные условия, такие как pH (они влияют на заряд белка), ионная сила и условия элюирования.

Хроматография гидрофобного взаимодействия

Важным методом очистки белков, в котором используется их гидрофобная природа, является хроматография гидрофобных взаимодействий (HIC). Разделение в HIC-хроматографии обусловлено разницей в силе взаимодействия гидрофобных участков белка с более гидрофобными группами лигандов, присоединенных к лишенному электрического заряда носителю. Методика HIC может быть успешно использована после разделения IEC, поскольку образец выделенного белка помещается в буфер с высокой концентрацией соли.Для элюирования белков из колонки HIC используется убывающий солевой градиент (рис. 5). Метод HIC представляет собой неинвазивный хроматографический метод с минимальным потенциалом деградации разделенных биомолекул. Это связано со стабилизирующим действием соли и слабым взаимодействием с матрицей. Тем не менее, этот метод обеспечивает очень хорошие параметры лечения. Рис. 5. Схема очистки белка методом HIC с типовой хроматограммой. Аминокислоты, такие как изолейцин, валин, лейцин и фенилаланин, ответственны за гидрофобные взаимодействия.Эти аминокислоты не образуют водородных связей с водой. По этой причине их чаще всего обнаруживают в гидрофобном ядре нативного белка или в липидной части мембраны. Поскольку только небольшая часть аминокислот может быть «спрятана», некоторые гидрофобные аминокислоты находятся на поверхности белка. Таким образом, гидрофобность нативных белков является суммой гидрофобности открытых боковых цепей и частей основной цепи белка. Гидрофобная адсорбция белков является термодинамически выгодным с точки зрения энтропии процессом, а движущей силой этого процесса является ограничение поверхности контакта с водой.Наиболее часто используемые лиганды в хроматографии гидрофобного взаимодействия представляют собой алкильные цепи, на концах модифицированные аминогруппами. Используемые лиганды также представляют собой алкильные цепи, демонстрирующие сильный гидрофобный характер (н-бутил, н-октил) или ароматические арильные группы, например фенил. Арильные лиганды обладают смешанными свойствами, т. е. взаимодействуют как через линейные фрагменты цепи, так и используют π−π-взаимодействия между ароматическими кольцами арильных групп.

Фенильная группа имеет примерно такую ​​же гидрофобность, как и пентильная группа, хотя фенильный лиганд может иметь очень разную селективность по сравнению с пентильным лигандом.При постоянной поверхностной плотности лиганда способность слоя связывать белок увеличивается с увеличением длины алкильных цепей, однако слишком длинные алкильные цепи могут затруднить резорбцию белков с высокой гидрофобностью. Наиболее часто используются лиганды с длиной цепи ~ 4-10 атомов углерода. Более длинные цепи используются для мембранных белков.

Не существует общих правил выбора лиганда (алкильного или арильного). Выбор подходящих носителей зависит от условий разделения белков и подбирается экспериментально.Следовательно, условия связывания и элюирования не могут быть перенесены с одного типа лиганда на другой. В HIC-хроматографии тип и концентрация соли оказывают очень сильное влияние на взаимодействие белок-лиганд. По мере увеличения концентрации соли увеличивается количество белка, связанного с гидрофобными лигандами. В начале наблюдается линейный рост, однако после превышения определенной концентрации количество связанного белка увеличивается экспоненциально. Солеобразование белка в колонке может отрицательно сказаться на селективности хроматографического разделения.На параметры разделения влияет не только концентрация соли, но и тип соли. Следующие анионы и катионы способствуют образованию гидрофобных взаимодействий. Анионы: PO 4 3- > SO 4 2- > CH 3 COO - > CL - > BR - > NO 3 - - - > NO 3 18 -> CLO > NO 3 -> CLO > NO 3 --> CLO > NO 3 -> CLO > NO 3 - - > I - > SCN - Катионы: NH 4 + > Rb + > K + > Na + > Li + > Mg 2+ > Ca 9 > 8 > Ba 9006 Перевод этого в несколько солей (NA 2 SO 4 > K 2 SO 4 > (NH 4 ) 2 SO 4 > NA 2 HPO 4 > NA 2 HPO 4 > NA 2 > KCl > LiCl > NaBr > KBr) можно заметить, что лучшими из них являются сульфаты натрия, калия и аммония, но их применение не всегда выгодно.(NH 4 ) 2 SO 4 нестабилен и может выделять аммиак, поэтому используйте pH > 8. С другой стороны, слишком высокая концентрация Na 2 SO 4 может вызвать проблемы с растворимостью белков. Другими факторами, которые следует учитывать при HIC, являются концентрация ионов водорода (значение pH) и температура. Было замечено, что сила гидрофобного взаимодействия белка с гидрофобным лигандом тем больше, чем ниже значение рН.С другой стороны, увеличение значения рН позволяет уменьшить многоточечные гидрофобные взаимодействия между макромолекулой и длинными алифатическими цепями, плотно распределенными по поверхности носителя. Значение рН выше 9-10 способствует повышению гидрофильности, что препятствует связыванию с носителями. Температура играет важную роль в надлежащем выполнении разделения HIC, поскольку гидрофобные взаимодействия макромолекул с гидрофобным лигандом являются силами Ван-дер-Ваальса, которые зависят от температуры.Чем выше температура, тем сильнее гидрофобные взаимодействия. Использование высокой температуры не всегда полезно и может денатурировать белок. Гидрофобные взаимодействия между смолой и белками можно использовать не только в HIC-хроматографии. Другим методом, в котором используются эти взаимодействия, является обращенно-фазовая или обращенно-фазовая (RPC) хроматография. Несмотря на некоторое сходство между этими методами, поверхности упаковки с обращенной фазой обычно более гидрофобны, чем HIC-хроматография.Это приводит к более сильным взаимодействиям между смолой и белками. Для эффективного элюирования связанных белков или пептидов необходимо использовать более неполярные органические растворители, такие как ацетонитрил или метанол. В хроматографии с обращенной фазой связывание лиганда является функцией разделения фаз между гидрофобными свойствами растворителя и функциональными группами на колонке. При использовании этого метода белки более или менее денатурируются из-за гидрофобной природы всей полипептидной последовательности, а не только отдельных аминокислот (HIC).Поскольку большая часть гидрофобных аминокислот находится внутри глобулярного белка, связывание с матриксом зависит от степени денатурации белка и доступности этих групп лигандам колонки. В случае ГИК степень замещения лиганда составляет в среднем 10-50 мкмоль (С2-С8 арил) лигандов на см матрицы 3 , а в хроматографии ОФХ несколько сотен мкмоль (С4-С8 алкил) лигандов на см см3 матрицы. Размер частиц матрицы колеблется от 2 до 20 мкм, при этом шарики малого размера используются для разделения аминокислот и нуклеотидов, а шарики большого размера — для разделения белков.Таким образом, пептиды очищают на слоях с диаметром зерна 5-15 мкм. В течение многих лет РПЦ использовались в системах ВЭЖХ. Создание кроватей типа SOURCE (Source 15RPC и Source 30RPC) на основе матрицы из сшитого дивинилбензолом полистирола позволило получить замечательную стабильность и механическую стойкость кровати при значительно сниженном гидравлическом сопротивлении и очень низкой спинке. давление в колонке. Благодаря этим решениям стало возможным внедрить метод RPC в диапазоне низких и средних давлений при сохранении желаемых параметров селективности и разрешения метода, ранее использовавшегося в хроматографии ВЭЖХ.Хроматография RPC предлагает большую гибкость в условиях разделения. Благодаря этому методу можно получить высокое разрешение, несмотря на небольшие различия в гидрофобности отдельных белков. Разделение белковой смеси можно проводить как методом изократической элюции, так и методом градиентной элюции, особенно если важно сократить время анализа. Кроме того, хроматографию ОФХ можно использовать для обессоливания белкового препарата и концентрирования гидрофобных компонентов образца, что в сочетании с возможностью использования органических растворителей делает ОФХ методом, который можно использовать совместно с масс-спектрометрией.Еще одним хроматографическим методом является молекулярная фильтрация, так называемая гель-фильтрация ( Гель-фильтрация, хроматография , GFC). Этот метод позволяет разделить белки по их размеру и форме. В отличие от адсорбционной хроматографии, при которой связывание биомолекул происходит в начале колонки, что приводит к концентрированию образца в ГФХ, условия разделения вызывают разбавление образца. Основным шагом перед дозированием образца в хроматографическую систему является его соответствующая концентрация.Дополнительным ограничением является концентрация отделяемого белка. Например, стадию разделения можно проводить с использованием колонки Superdex 75 (10/300 GL). В случае этого слоя для получения хорошего разделения концентрация белка не должна превышать 10 мг. мл -1 , а объем образца должен быть в пределах от 200 до 500 мкл. Максимально можно выделить около 5 мг общего белка. Из-за структуры материала, из которого состоит слой GFC, скорость хроматографического разделения также ограничена.Для указанной колонки он составляет 0,5-1 мл. мин -1 . GFC также является методом, который значительно увеличивает время анализа при использовании систем низкого давления. Конечно, следует отметить важные преимущества этого метода. Разделение можно проводить в присутствии необходимых ионов, кофакторов, детергентов, в буфере с высокой или низкой ионной силой; при 37°С или в холодном помещении, как того требует опыт. Очищенные белки можно разделить в любом выбранном буфере (независимо от того, в каком буфере находится наш белок), а также заменить буфер или обессолить образец (Sephadex G-25).Современные молекулярные сита, используемые в GFC, также устойчивы к действию 8М мочевины или 6М гидрохлорида гуанидина. Sephacryl и Superdex, как правило, более устойчивы к хаотропным солям или экстремальным значениям pH, чем классические среды, такие как Sepharose™ или Sephadex. В отличие от других типов носителей, селективность матрицы в GFC не зависит от изменения состава подвижной фазы. В оптимальных условиях не происходит адсорбции на слое, и подвижную фазу следует рассматривать как фазу-носитель, не влияя на хроматографическое разделение.В случае гель-проникающей хроматографии молекулы биомолекул не адсорбируются, но задерживается их прохождение через колонку, поэтому такой тип разделения относится к изократическому. Схема разделения аналитов в случае гель-проникающей хроматографии представлена ​​на рисунке 6. Рисунок 6. Хроматография GFC. (A) Схематическое изображение слоя зерна (B) Типовая хроматограмма для разделения соединений с помощью гель-проникающей хроматографии. Ширина полос указывает на степень разбавления (чем больше, тем больше разбавление образца). При разделении малых молекул, таких как ионы и небольшие белки, они диффундируют глубоко в зерна слоя, заставляя их двигаться через колонку медленнее. Сначала из колонки вытекают более крупные или удлиненные молекулы (рис. 6), иными словами, разделение отдельных белков происходит в результате дифференциальной диффузии. Слой обычно состоит из пористых сфер (поры с определенным распределением по размерам) и инертного, сильно гидратированного геля. Для изготовления грядок используются декстран, агароза и полиакриламидный гель.Слои ГФК производятся с разной степенью пористости, что позволяет фракционировать смеси белков с разной молекулярной массой, пептидов или нуклеиновых кислот. Хроматография GFC, несмотря на простоту проведения, чувствительна ко многим факторам. Одним из них являются характеристики применяемого образца. Параметры, которые следует учитывать на этапе подготовки пробы GFC, показаны в таблице 4.

Таблица 4. Подготовка пробы для хроматографии GFC.

Имея хорошо подготовленный образец для инжекции, следует обдумать выбор колонки. Сегодня на рынке представлен большой выбор колонок (табл. 5). Таблица 5. Пример столбцов, используемых в GFC.
Вам просто нужно выбрать тот, который подходит для вашего запланированного приложения. При выборе колонки важен объем дозированного образца, чтобы он был как можно меньше и чтобы разрешение слоя соответствовало конкретному белку (рис. 7). Для образца А колонка Superdex Peptide будет лучше, чем колонка Superdex 75, хотя обе колонки обеспечивают разрешение относительно молекулярной массы этого образца.Аналогично для образца B (Superdex 200 лучше). Не только колонки на основе Superdex обеспечивают хорошие параметры разделения. Еще одна смола — Sephacryl HR (высокое разрешение). Сефакрил разделяется в зависимости от диаметра частиц в диапазоне молярных масс от 102 до 108. Рис. 7. Диапазоны разрешения отдельных хроматографических колонок. Как уже упоминалось, GFC кажется простым методом разделения, однако он обременен высокой вероятностью совершения ошибок, например.недостаточный объем пробы или недостаточная вязкость. Выбор разрешения слоя также зависит от степени равновесия колонки, длины колонки, давления в колонке и скорости разделения. В случае колонок GFC наблюдаются гидрофобные взаимодействия слоя с разделенными белками. В таком случае следует снизить концентрацию соли или использовать добавку 5% изопропанола. Изменение рН также приносит благотворное влияние, особенно если есть возможность ионных взаимодействий. Неправильно подобранный буфер и его параметры также могут привести к выпадению белков в колонке, поэтому перед разделением необходимо тщательно проверить, не выпадает ли белок в осадок в том буфере, в котором будет проводиться процесс разделения.Можно также использовать разделение в восстановительных условиях. Подробное описание всех проблем и способы их противодействия можно найти на сайтах производителей колонок. На рис. 8 показаны ситуации, в которых можно говорить об очень хорошей или слабой главе. Рисунок 8. Качество разделения в хроматографии GFC. Особым типом слоя, используемого в гель-проникающей хроматографии, является Sephadex Lh30. Sephadex LH-20 производится путем гидроксипропилирования Sephadex G-25, сшитой матрицы декстрана.Этот слой был специально разработан для гель-фильтрации натуральных продуктов, таких как стероиды, витамины, терпены, липиды и низкомолекулярные пептиды (до 35 а.о.). Он в основном предназначен для использования в органических растворителях, хотя его также можно использовать для разделения в водных растворах. Сефадекс ЛХ-20 успешно используется в аналитических и препаративных целях. Большим преимуществом этого слоя является его высокая селективность и эффективность благодаря двойной природе матрицы (гидрофильной и липофильной) и очень хорошей воспроизводимости разделения.Хроматографию GFC часто используют для обессоливания белковых препаратов. Для этого чаще всего используют колонки, содержащие Сефадекс G-25 в одиночной или множественной системе, что повышает эффективность опреснения.

Аффинная хроматография

Биологическая функция белков часто связана с их способностью специфически взаимодействовать с другими молекулами, называемыми лигандами. Эти взаимодействия могут происходить между белками и низкомолекулярными веществами, такими как субстраты, кофакторы или ингибиторы, но, в частности, такие взаимодействия происходят между белками.Эти взаимодействия происходят между белком, а именно его комплементарной частью и соответствующим ему лигандом. Эти взаимодействия могут включать электростатические и гидрофобные взаимодействия, а также могут происходить на уровне ван-дер-ваальсовых связей и водородных связей. AC-хроматография ( Affinity Chromatography ) позволяет разделить белки на основе обратимой реакции двух веществ с определенным сродством, одно из которых, лиганд, связано с твердой подложкой.В методе AC определенный лиганд ковалентно присоединен к инертной хроматографической матрице (рис. 9). Неблагоприятное присоединение лиганда к матрице может препятствовать способности связываться с молекулой-мишенью. Для устранения этой проблемы между матрицей и лигандом вставляется спейсер. Это удерживает лиганд на расстоянии от поверхности матрицы, уменьшая препятствие сферическому связыванию, которое может возникнуть, когда лиганд связан непосредственно с матрицей.Спейсеры играют очень важную роль для малых иммобилизованных лигандов, они редко используются для макромолекулярных лигандов. Оптимальная длина между матрицей и лигандом составляет от 6 до 10 атомов углерода или их эквивалентов. Разумеется, связь матрица-лиганд должна быть физико-химически инертной. Рис. 9. Схема связывания системы матрица-лиганд с белком-мишенью. Благодаря АЦ-хроматографии можно очищать образцы, входящие в состав систем фермент-субстрат, фермент-ингибитор, антитело-антиген, гормон-рецептор, нуклеиновые кислоты-белки.При АС-хроматографии образец дозируется в условиях, которые особенно и обратимо благоприятствуют связыванию целевого белка. Поскольку из экстракта адсорбируются только нужные белки, остальные белки проходят через колонку или легко вымываются. Для элюирования молекулы-мишени используются измененные условия, при которых взаимодействие белок-лиганд ослабляется. Рис. 10. Схема очистки белков методом аффинной хроматографии на примере иммуноаффинной. Очень желательно протекание специфических реакций, однако это не обязательно, и иногда с лигандом связываются и другие белки. В аффинной хроматографии важны не только присоединенные лиганды, но и сама матрица. Идеальный гелевый материал должен иметь соответствующие характеристики. Во-первых, он должен иметь подходящие химические группы, к которым могут быть ковалентно присоединены лиганды, и иметь относительно большую площадь поверхности, доступную для присоединения. Он должен быть инертным по отношению к растворителям и буферам, которые используются в процессе присоединения и очистки лиганда, особенно во время элюирования белка.Наиболее полезными являются гидрофильные и инертные матрицы, которые одновременно позволяют крупным белкам взаимодействовать с лигандом, а не с матрицей, и не препятствуют свободному потоку через слой. Для получения соответствующих матриц используется ряд синтетических, органических и неорганических пористых материалов, например сшитый декстран, полистирол, целлюлоза, полиакриламид, пористое стекло и кремнезем. В имеющихся на рынке грядках часто отсутствует описание исследований методов прикрепления лигандов к грядке, что может представлять собой интересную исследовательскую проблему.

Выход и качество очищенных биомолекул зависят не только от матрицы и лигандов, но и в значительной степени от условий связывания, промывки и высвобождения. Наиболее предпочтительно оптимизированные условия связывания гарантируют, что молекулы-мишени могут эффективно взаимодействовать с лигандом и удерживаться, а неспецифические взаимодействия сведены к минимуму. В большинстве случаев связывающий буфер также используется для промывки слоя и вымывания из колонки несвязавшихся веществ.Скорость потока через колонку имеет принципиальное значение. Если принудительный поток слишком высок, надлежащее склеивание может не произойти.


Иногда вместо готовой колонки выгоднее купить саму кровать и пустую колонку, которую можно упаковать самостоятельно. В случае аффинити это несколько сложный процесс. Благодаря этой процедуре удается продлить время связывания белка с лигандом до нескольких часов. Более того, за счет медленного связывания при осторожном встряхивании слоя повышается эффективность связывания лигандов с целевым белком, исключая влияние стерических препятствий и примесей.Следующим этапом является мытье кровати, во время которого важно правильно подобрать параметры используемого буфера. Чаще всего используется тот же буфер, в котором наносится препарат, однако при связывании с матрицей часто возникают неспецифические связи между лигандом, матрицей, белком-мишенью и белками-загрязнителями. В этом случае необходимо подобрать соответствующие условия промывки, например, увеличив концентрацию соли или понизив рН буфера. На последнем этапе важно подобрать такие условия, чтобы комплекс лиганд-белок диссоциировал в процессе высвобождения связанного белка, чтобы активность белка (если это фермент) не разрушалась и ложе не разрушалось. не деградировал.Выбор подходящих условий на этом этапе является фактором, который создает наибольшие трудности в случае аффинной хроматографии. Также важно соответствующим образом оптимизировать время выпуска. Этот процесс должен происходить достаточно быстро, чтобы образец, содержащий очищаемый белок, не был слишком сильно разбавлен. Как уже упоминалось, взаимодействия лиганд-белок часто основаны на сочетании электростатических, гидрофобных и водородных связей. В этом случае используются неспецифические элюенты.Тщательное рассмотрение относительной важности этих трех типов взаимодействия для стабильности связанного белка может помочь в выборе подходящего элюента. Изменение рН элюента влияет на ионизацию групп лиганда и молекулы-мишени. Поэтому наиболее часто используемым методом элюирования сильно неспецифически связанных веществ является снижение рН буфера. Часто бывает достаточно снизить значение рН примерно на 2 единицы. Иногда лучшие результаты достигаются при увеличении рН (при использовании гидроксида аммония).Если элюирование достигается изменением значения рН, очень часто возникает необходимость нейтрализовать рН объединенных фракций сразу после элюирования, чтобы свести к минимуму риск денатурации белка. В случае электростатических взаимодействий для увеличения ионной силы используют 1 М раствор NaCl. Когда в связи преобладают сильные гидрофобные взаимодействия, следует применять более жесткие условия, например, использовать хаотропную соль или денатурирующий агент. Этот тип выщелачивания часто используют для иммуноабсорбции с использованием иммобилизованных поликлональных антител.Одним из наиболее эффективных методов очистки белков является иммуноаффинная хроматография с использованием иммобилизованных антител. Высокая специфичность антител позволяет отнести их к чрезвычайно полезным, особенно когда мы не знаем другого лиганда, комплементарного нашему белку. На протяжении многих лет в качестве иммуноадсорбента используют поликлональные антитела, представляющие собой смесь антител различной специфичности и связывания с разными эпитопами антигена. Хотя их легко получить, из-за большого разнообразия их специфичности существует риск перекрестной реакции, которая, следовательно, может помешать эффективной очистке данного белка.В настоящее время все шире используется адсорбент на основе моноклональных антител. Современная гибридомная техника и соответствующие методы скрининга позволяют получать антитела практически любой специфичности и аффинности, однако недостатком моноклональных антител остается их высокая стоимость. Из-за очень сильного связывания между антителом и его антигеном (Kd от 10-8 до 10-12М) для очистки часто требуются строгие условия элюирования (8М мочевина или 6М гидрохлорид гуанидина).Это может привести к инактивации целевого белка или даже к разрушению части лиганда. Может оказаться полезным использовать хаотропные агенты (3M KSCN) и снизить рН примерно до 3. Иммуноаффинность также имеет тот недостаток, что некоторые антитела часто элюируются из колонки во время очистки и должны быть удалены из элюата целевого белка. Иногда аффинная хроматография используется противоположным образом, и антигены представляют собой белки, используемые в качестве лигандов в АС-хроматографии. Этот подход позволяет очистить специфическое антитело.Для этой цели обычно используют белок А или белок G. Эти лиганды представляют собой белки микробной клеточной мембраны рода Staphylococcus или Streptococcus , имеющие высокое сродство к константной области IgG. Связывание обычно достигается при физиологических значениях рН, а более низкие значения рН (около 3) используются для элюирования. В АС-хроматографии часто используют группу белков, называемых лектинами, которые проявляют способность специфически взаимодействовать и обратимо связываться с углеводом или группой углеводов.Иммобилизованные лектины являются бесценным инструментом для разделения гликоконъюгатов, таких как гликопротеины, полисахариды, гликолипиды и даже целые клетки, содержащие гликопротеины со специфическими углеводными структурами на плазматической мембране. Лектины бобовых являются наиболее широко используемыми из-за их обилия, например, конканавалин А, который сильно взаимодействует с маннозой и глюкозой. Другая группа белков, используемых в AC, представляет собой ДНК-связывающие белки. Они составляют очень разнообразный класс белков, и их способность связывать нуклеиновые кислоты используется для их очистки.Для этого в качестве лиганда используют гепаринсульфат. Гепарин представляет собой гликозаминогликан, он имитирует полианионную структуру нуклеиновой кислоты и, таким образом, сильно взаимодействует с ДНК-связывающими белками. Конечно, ДНК-связывающие белки могут быть выделены с использованием соответствующей последовательности ДНК в качестве лиганда. Таким образом выделяют факторы транскрипции. Для выделения ферментов используют лиганды, которые могут быть субстратом, обратимым конкурентным ингибитором или аллостерическим активатором. Например, аденозинмонофосфат (АМФ) можно использовать для связывания белков с аффинностью к АМФ, АДФ и АТФ.Пара-аминобензамидин часто используется в качестве лиганда для очистки сериновых протеаз и эстераз, например, трипсина, тромбина, калликреина, урокиназы и др. Хотя существует несколько систем аффинности, большинству белков-мишеней не хватает подходящего захватываемого лиганда на твердой подложке. Для устранения этого препятствия используются генетические модификации, заключающиеся в слиянии гена, кодирующего целевой белок, с геном, кодирующим белок, с соответствующей аффинностью. Когда экспрессируется химерный белок, метка обеспечивает специфическое поглощение слитого белка.Система очистки слитых белков может быть основана на многих типах взаимодействий. Примерами часто используемых меток являются GST-метка (глутатион-S-трансфераза), белок, связывающий мальтозу (MBP), метка FLAG, S-метка, пептид, связывающий кальмодулин, био-метка, стрептококковая метка и His-метка (6 гистидинов). Одним из видов аффинной хроматографии является аффинная хроматография с металлами. Однако, поскольку этот метод основан на образовании относительно слабых координационных связей между ионами металлов и некоторыми аминокислотами в белке, его следует назвать методом псевдоаффинности.Одной из аминокислот, особенно подходящей для связывания ионов металлов, является гистидин, который позволяет генерировать самые сильные взаимодействия. Гистидин как донор электронов в имидазольном кольце легко координируется с иммобилизованным переходным металлом. Цистеин обеспечивает связывание ионов металлов через свободную сульфгидрильную группу (восстановительные условия). Ароматические боковые цепи триптофана, фенилаланина и тирозина также могут взаимодействовать с ионами металлов, но на практике очистка белков основана прежде всего на наличии остатков гистидина.Важным фактором связывания с ионами металлов является наличие на поверхности белка остатков гистидина и их соответствующее количество в последовательности, чтобы образовывались достаточно прочные координационные связи. В качестве хелаторов ионов металлов, прикрепленных к слою агарозы, используются следующие: иминодиацетат (IDA), нитрилотриуксусная кислота (NTA) и трис (карбоксиметил) этилендиамин (TED). На рис. 11 показана схема хелатора, связанного со слоем с присоединенным ионом металла. Важно, чтобы хелатор не использовал все возможные координационные связи. Рис. 11. Схема хелатора, связанного со слоем с прикрепленным ионом металла. Очевидное сродство белка к металлу во многом зависит от типа иона металла. Наиболее часто используются двухвалентные ионы переходных металлов: Fe ²⁺ , Co ²⁺ , Ni ²⁺ , Cu ²⁺ и Zn ²⁺ . Также возможно использование трехвалентных ионов, таких как: Fe ³⁺ и Al ³⁺ . Прочность связи между белком и ионом металла зависит от хелатора и самого иона.В случае хелатора ИДА сродство белков к ионам металлов следующее: Cu ²⁺ > Ni ²⁺ > Zn ²⁺ > Co ²⁺ . Работа с матрицами аффинной хроматографии требует соответствующих условий. Буферы не должны содержать восстанавливающих веществ и других хелаторов, таких как ЭДТА. Кроме того, следует избегать буферов с кислым pH (ниже 5), поскольку они выделяют ионы металлов. Это может привести к окислительному повреждению белков.Наиболее выгодным решением является связывание при нейтральном или слабощелочном рН и повышенной ионной силе (0,1-1 М NaCl) и элюирование имидазолом или раствором ЭДТА. Если высвобожденный белок подлежит дальнейшему анализу, например, с помощью кругового дихроизма, имидазол следует удалить или белки следует высвободить с помощью буфера с низкой кислотностью. Таким образом, по сравнению с другими методами AC, аффинная хроматография с ионами металлов неспецифична, не очень воспроизводима, ионы металлов могут выщелачиваться, а белки, отличные от мишени, часто связываются со смолой.Преимуществом является низкая стоимость, легкая регенерация слоя, возможность очистки в денатурирующих условиях, особенно для белков, экспрессированных в E. coli и полученных в виде телец включения.

Большая часть представленной выше информации относится к хроматографии низкого давления. Однако нельзя забывать о высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Однако обсуждение ВЭЖХ выходит за рамки данной статьи.


.

---

Смотрите также

• 
  Штукатурный раствор состав
• 
  Водостойкий ламинат для кухни
• 
  Мембрана гидро ветрозащитная
• 
  Пластиковые контейнеры для сбора мусора
• 
  Наклон лестницы по госту
• 
  Цвет мебели анкор
• 
  Поделки из покрышек для сада
• 
  Ведение личного подсобного хозяйства что можно делать
• 
  Размеры лдсп
• 
  Надо ли обрезать лапчатку осенью
• 
  Обработка камня