凝胶过滤层析：原理、选型

凝胶过滤层析（Gel Filtration, GF），也叫尺寸排阻层析（Size Exclusion Chromatography, SEC）或分子筛层析，是一种经典的非吸附性蛋白纯化技术。它依靠填料内部的多孔结构，根据分子大小差异实现分离 —— 大分子无法进入孔道，随流动相快速流出；小分子进入孔道后滞留时间更长，从而实现不同组分的分离。

与离子交换、疏水层析等吸附性方法不同，凝胶过滤的分离效果不依赖 pH、温度或离子强度，因此特别适合对环境敏感的生物大分子（如抗体、酶、病毒颗粒）的纯化。

一、凝胶过滤层析的核心原理

凝胶过滤填料的微观结构由大量交联的多孔颗粒组成。当样品流经层析柱时：

大分子完全被排阻在孔道外，随流动相直接流出（洗脱）

中等分子部分进入孔道，洗脱时间居中

小分子完全进入孔道，最后被洗脱

这种分离模式使得凝胶过滤成为分析分子量分布、脱盐、缓冲液置换和初步纯化的理想工具。

图 1 凝胶过滤填料结构与原理示意

（A）填料微观多孔结构；（B）不同大小分子在孔道中的分布；（C）分离效果示意；（D）典型层析谱图，从左到右依次为高分子量、中等分子量和低分子量组分

二、凝胶过滤产品选择指南

选择合适的凝胶过滤产品，主要依据应用目的和分离范围两个核心维度：

1. 按应用目的分类

2. 按分离范围选型

不同填料的孔径决定了其分离范围，只有目标分子的分子量处于填料的分离区间内，才能获得理想效果。一般建议待分离组分的分子量相差一倍以上时，使用凝胶过滤效果更佳。

图 2 Cytiva 凝胶过滤产品分离范围与分辨率对比

（涵盖从多肽到病毒颗粒的全分子量区间，分辨率随产品系列升级而提升）

三、主流凝胶过滤产品系列

优宁维作为生命科学领域的一站式服务商，提供 Cytiva 全系列凝胶过滤填料及预装柱，覆盖从科研到工业生产的全场景需求：

1. Sephadex 系列

诞生于 1959 年，是经典的脱盐与缓冲液置换工具

型号以 G + 数字区分（如 G-10、G-25），数字越小孔径越小

适合小分子去除、样品浓缩等基础应用

图 3 Sephadex G-25 脱盐效果实验

（BSA 蛋白峰与 NaCl 盐峰清晰分离，脱盐效率高）

2. Sepharose 系列

传统琼脂糖基架，非特异性吸附低、回收率高

CL 系列增强了化学稳定性，可耐受有机溶剂和高温消毒

Fast Flow 系列流速快、机械强度高，适合工业规模生产

3. Sephacryl 系列

分离范围广，可用于蛋白、多糖、质粒甚至病毒颗粒的分离

性价比高，适合对成本敏感的常规纯化需求

4. Superose 系列

高度交联琼脂糖结构，分离范围宽、刚性好

支持高流速，兼容中高压层析系统

5. Superdex 系列

分辨率和选择性最高的凝胶过滤填料

化学稳定性强，可耐受 1 M NaOH 清洗和变性剂（如 8 M 尿素）

适合高纯度分析和精细纯化

6. Increase 平台（新一代预装柱）

专为小规模制备和分析设计，通量更高、分辨率更优

批次间稳定性好，实验可重复性强

覆盖多肽、重组蛋白、抗体等主流应用场景

图 4 Increase 平台产品应用范围

Superdex 30 Increase：多肽及小分子（100–7000 Da）

Superdex 75 Increase：重组蛋白（3000–70000 Da）

Superdex 200 Increase：单抗及抗体（10000–600000 Da）

Superose 6 Increase：大蛋白及复合物（5000–5000000 Da）

四、优宁维凝胶过滤解决方案

优宁维不仅提供全系列 Cytiva 凝胶过滤产品，还提供：

定制化纯化方案开发

层析系统（如 AKTA 系列）配套服务

技术支持与工艺优化，助力从科研到工业放大的无缝衔接

常见问题 FAQ

凝胶过滤和其他层析方法有什么核心区别？

凝胶过滤是非吸附性分离，不依赖 pH 或离子强度，对敏感蛋白更友好；而离子交换、疏水层析等是吸附性分离，通过调整条件实现结合与洗脱。

如何判断我的样品适合哪种凝胶过滤填料？

首先明确目标分子量和应用目的：

脱盐 / 缓冲液置换：优先 Sephadex G 系列

抗体纯化：Superdex 200 Increase 或 Superose 6 Increase

小分子多肽：Superdex 30 Increase

优宁维技术团队可根据样品特性提供精准选型建议。

凝胶过滤的上样量有什么限制？

分析纯化：≤0.5% 柱体积；制备纯化：0.5%–4% 柱体积；脱盐：可达 30% 柱体积。过量上样会显著降低分辨率。

凝胶过滤填料可以重复使用吗？

可以。使用后需用 1–2 M NaCl 或 NaOH 清洗，去除残留蛋白和杂质。Superdex 等系列可耐受 1 M NaOH，适合多次循环使用。

优宁维能提供哪些凝胶过滤相关服务？

优宁维提供产品选型、实验方案设计、层析系统安装调试、工艺优化及售后技术支持，覆盖从基础科研到工业生产的全流程。