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• 제목

  [HPLC] 이온 교환 수지의 종류

• 작성자

  이매스

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이온교환 크로마토그래피 (ion exchange chromatography)

이온교환 크로마토그래피는 음이온들이나 양이온들이 교환수지라고 하는 정지상에 공유결합되어 있는 이온교환수지를 이용한다. 이동상에 있는 반대 전하의 용질 이온들은 정전기적 인력으로 정지상에 이끌린다. 이 크로마토그래피는 이온 또는 전기적으로 전하를 띄는 화합물이 정전기적인 힘에 의해 이온교환수지에 흡착되어 평형을 이루는 것에 기초한다.

 

 

 이온교환 크로마토그래피에서 정지상은 전하를 가진 이온교환수지(ion exchanger)로서 매우 다양한 종류가 있다. 이온교환수지의 용량(capacity)은 이온교환수지에 결합하는 이온의 최대값에 의해 결정된다.

 

 음이온 교환수지에는 양으로 대전된 기가 지지체에 공유결합으로 붙어 있으며 용질 음이온들이 이 대전된 자리로 끌려간다. 양이온 교환수지는 용질 양이온과 결합하는 음으로 대전된 자리를 갖는다. 아래표에서 알 수 있듯이 카르복시메틸(CM)과 디에틸아미노에틸(DEAE) 등 다양한 종류의 기능기가 각종 지지체에 부착하여 크로마토그래피에 적합한 이온교환수지가 된다. 지지체로 사용되는 물질로서는 폴리스티렌(Polystylene), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 셀룰로오스, 세파셀(Sephacel), 덱스트란, 아가로오스, 토요펄(Toyoperl) 등이 있다. 이동상에서 용리액은 주로 수용액 상태로 pH, 염의 농도와 성질, 용매의 점도 및 유전상수(dielectric constant) 등은 중요한 고려사항이 된다. 그리고 분리될 물질은 전하를 가지고 있거나 아니면 적어도 이온화 되어야 한다.

 단백질 정제를 위한 이온교환 크로마토그래피의 과정은 다음과 같다(그림 10-9). 단백질 용액은 이온교환수지를 포함한 정지상 컬럼을 통과한다. 양이온 교환수지는 음전기를 띤 카르복시메틸기들을 셀룰로오스 지지체에 결합시켜 얻어지는 카르복시메틸-셀룰로오스이다. 양이온 단백질들은 컬럼에 유입되는 pH에서의 순수한 양전하에 의한 부착력인 정전기력에 의하여 교환수지에 결합한다. 이와같이 단백질이 결합된 후에, pH 또는 이온력을 증가시키는 완충액으로 세척한다. 용출액에서의 그러한 변화들은 결합을 약하게 하여 단백질들이 교환수지로부터 첫 번째로 분리되며, 그 다음에는 결합단계에서의 조건들이 많이 달라지게 됨에 따라 단단히 결합된 분자들이 분리한다. 결과적으로 이온교환수지층으로 처음 들어갈 때 단백질이 포함되지 않았던 용리액은 분리된 단백질의 어떤 특정 부분을 함유하게 된다. 컬럼을 세척하여 얻어진 용리액은 다른 조건들 아래에서 작은 부분들로 모아지게 된다. 전형적으로 디에틸아미노에틸 셀룰로오스를 사용하는 음이온 교환수지에도 유사한 방법이 사용된다.