溶质浓度:从样品中除去溶剂的选项

从溶液中除去溶剂通常在实验室和生产过程中进行。存在可用于溶剂去除的许多不同方法,包括蒸发,真空浓缩,冻干,反萃取,溶质沉淀和透析(溶剂交换)。溶剂去除的目的可以是保留溶质,如在蛋白质溶液上常规进行的,浓缩溶质用于分析或作为溶质的合成或改性的步骤。

蒸发

RapidVap®蒸发系统RapidVap®蒸发系统不挥发的溶质可以通过将溶剂吸入气态顶空中进行浓缩。两种方法可用于溶剂去除,一种是通过沸腾,另一种通过将(惰性)气体流引导到溶剂上。在后一种方法中,气体通过将溶剂溶解在气流中(接着稀释到大气中)基本上从液相中提取溶剂。这是气相色谱的基础。随着气体流动,气相溶剂分子的浓度降低使得气相/液相平衡移动,使更多的液体溶剂进入气相。通过流动气体,蒸发速率增加。诸如RapidVap?蒸发系统的系统将气流(通常是惰性氮气)引导到样品上。

CentriVap®完整CentriVap®完整的真空浓缩

溶剂的除去可以通过煮沸有效地完成。不幸的是,许多溶质如蛋白质被驱除溶剂所需的热量破坏。然而,溶剂可以通过施加热量或通过降低大气压力而沸腾。在这两种情况下,分子运动的能量大于将分子保持在溶液中的分子间力。结果是溶剂分子从液相逸出到气相。施加真空(或施加热量)的困难是分子从液体移动到气体的力导致溶液飞溅。当多个管位于一起时,这导致样品损失和/或样品之间的交叉污染。在真空浓缩装置中,例如Centrivap?离心式浓缩器,真空泵附接到气密的低速离心机,其通过迫使液体向下进入管而防止“碰撞”。然后系统可以在高真空水平下运行以加速溶剂的去除。CentriVap离心式浓缩机还可以选择调节离心机室温度,这对于在较低真空压力下调节样品温度非常有用。

FreeZone®冻干系统FreeZone®冻干系统LYOPHILIZATION(AKA,FREEZE DRYING)

类似于真空浓缩,冻干过程进一步降低样品温度**溶液冻结并通过升华除去溶剂的点。冷冻步骤可以在相同的制备步骤中进行,或者通过施加真空引起,其在除去气氛的过程中也除去热。通常在施加真空之前溶液总是冷冻。冻干可以是通常在多个阶段中进行的相对复杂的过程。**阶段是样品冷冻,这对于整个过程是**关重要的。样品的缓慢冷冻导致形成大的冰晶,这使得冷冻干燥更容易,但可能使许多温度敏感性蛋白质变性。快速冷冻样品产生小的冰晶体,这可能阻碍冷冻干燥,但许多蛋白质在快速冷冻时保持活性。第二阶段,主要干燥,当样品温度升高到足以允许热量流入冷冻溶液并驱动升华过程时发生。然而,在初级干燥期间,如果温度升高太多,样品可以解冻和“崩溃”。初级干燥除去90%或更多的溶剂,此时可以通过增加样品温度开始第二级干燥,第三级。一旦在初级干燥期间除去大部分溶剂,则二次干燥是可行的; 熔化的风险降低。二次干燥通过施加更大量的热量驱除残余溶剂。例如,甘露醇在低于-23℃的温度(取决于制剂)下进行初级干燥,而次级干燥高达40℃。冻干器,例如Labconco FreeZone冻干系统,是用于去除相对大体积的溶剂同时保留敏感性溶质活性的非常有效的工具。冷冻干燥对于浓缩和保存生物活性蛋白非常有效。