生物样品中蛋白质的处理方法有哪些
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发布时间：2022-04-20 09:33
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时间：2023-09-22 20:05
一。蛋白质沉淀方法
1.中性盐盐析法
⑴在一定的
ph值及温度条件下，改变盐的浓度（即离子强度）达到沉淀的目的，称为“ks”分级盐析法。
（ks盐析：固定ph,
温度，改变盐浓度）
⑵在一定的离子强度下，改变溶液的ph值及温度，达到沉淀的目的，称为“β”分级盐析法。
（β盐析：固定离子强度，改变ph及温度。）
2.等电点沉淀法
蛋白质等电点沉淀法是基于不同蛋白质离子具有不同等电点这一特性，依次改变溶液ph值的办法，将杂蛋白沉淀除去，最后获得目标产物。
3.有机溶剂沉淀法
许多能与水互溶的有机溶剂如乙醇、丙酮、甲醇和乙腈，常用于低盐浓度下沉淀蛋白质。
4.非离子型聚合物沉淀法
20世纪60年代非离子型聚合物开始用于分离血纤维蛋白原和免疫球蛋白，从此高相对分子质量非离子聚合物沉淀蛋白质的方法被广泛使用，如：聚乙二醇（peg）、聚乙烯吡咯烷酮（pvp）、葡聚糖等。
5.金属沉淀法
能与羧基、胺基等含氮化合物以及含氮杂环化合物强烈结合的金属离子，如：mn2+、fe2+、co2+、ni2+、cu2+、zn2+、cd2+；
能与羧酸结合而不与含氮化合物结合的金属离子，如：ca2+、ba2+、mg2+、pb2+；
与巯基化合物强烈结合的金属离子，如：hg2+、ag+、pb2+。
实际使用时，金属离子的浓度常为0.02
mol/l。
6.亲和沉淀
初始阶段：将一个目标蛋白质与键合在可溶性载体上的亲和配体络合成沉淀；
所得沉淀物用一生中适当的缓冲溶液进行洗涤，洗去可能存在的杂质；
用一种适当的试剂将目标蛋白质从配体中离解出来。
7.选择性变性沉淀法
（1）例如对于α-淀粉酶等热稳定性好的酶，可以通过加热进行热处理，使大多数杂蛋白受热变性沉淀而被除去。
（2）根据欲分离物质所含杂质的特性，通过改变ph值或加进某些金属离子等使杂蛋白变性沉淀而被除去。
8.反胶束萃取蛋白质
菌体细胞提取
固液分离是生物产品生产中的重要单元操作。培养基、发酵液、某些中间产品和半成品等都需进行固液分离。发酵液由于种类多、粘度大及成分复杂，其固液分离最为困难。
固液分离的方法很多，生物工业中常规的方法有分离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离和过滤等，其中用于发酵液固液分离的方法主要是离心分离和过滤。
二。超滤膜滤去。
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时间：2023-09-22 20:05
生物样品的前处理涉及很多方面，但主要应考虑生物样品的种类，被测定药物的性质和测定方法三个方面的问题。
样品于测定前一般说来，放射免疫测定法由于具有较高的灵敏度和选择性，因此当初步除去主要干扰物质之后即可直接测定微量样品；而对灵敏度和专属性较差的紫外分光光度法，分离要求就要相应高一些；至于常用的高效液相色谱法，为防止蛋白质等杂质沉积在色谱柱上，上柱前需对生物样品进行去蛋白，有时对被测组分进行提取、制备衍生物等前处理。
样品处理步骤与分析方法的选择—(一）去除蛋白质
在测定血样时，首先应去除蛋白质。去除蛋白质可使结合型的药物均出来，以便测定药物的总浓度；去除蛋白质也可预防提取过程中蛋白质发泡，减少乳化的形成，以及可以保护仪器性能（如保护HPLC柱不被沾污），延长使用期限。去除蛋白法有以下几种。
1.加入与水相混溶的有机溶剂加入水溶性的有机溶剂；可使蛋白质的分子内及分子间的氢键发生变化而使蛋白质凝聚，使与蛋白质结合的药物释放出来。
2.加入中性盐加入中性盐，使溶液的离子强度发生变化。中性盐能将与蛋白质水合的水置换出来，从而使蛋白质脱水而沉淀。
3.加入强酸当pH低于蛋白质的等电点时，蛋白质以阳离子形式存在。此时加入强酸，可与蛋白质阳离子形成不溶住盐而沉淀。
5.酶解法在测定一些酸不稳定及蛋白结合牢的药物时，常需用酶解法。最常用的酶是蛋白水解酶中的枯草菌溶素。它不仅可使组织酶，并可使药物析出。
酶解法的优点是：可避兔某些药物在酸及高温下降解：对与蛋白质结合牢的药物（如保泰松、苯妥英纳），可显著改善回收率；可用有机溶剂直接提取酶解液而无乳化现象生成，当采用HPLC法检测时，无需再进行过多的净化操作。酶解法的主要问题是不适用于在碱性下易水解的药物。
（二）缀合物的水解
尿中药物多数呈缀合状态。由于缀合物较原型药物具有较大的极性，不易被有机溶剂提取。有些药物仅需较温和条件即可使药物游离，有些则需较剧烈的方法，常用酸水解或酶水解的方法。
（三）分离、纯化与浓集
对于大多数药物而言，生物样品的分析通常由两步组成：样品的前处理（分离、纯化、浓集）和对最终提取物的仪器分析。
提取法是应用最多的分离、纯化方法。提取的目的是为了从大量共存物中分离出所需要的微量组分----药物及其代谢物，并通过溶剂的蒸发使样品得到浓集。提取法包括液-液提取法和液-固提取法。
1.液-液提取法（liquid-liquidextraction，LLE）
多数药物是亲脂性的，在适当的溶剂中的溶解度大于水相中的溶解度，而血样或尿样中含有的大多数内源性杂质是强极性的水溶性物质。因而用有机溶剂提取一次即可除去大部分杂质，从大量的样品中提取药物经浓集后作为分析用样品。
2.液-固提取法（liquid-solidextration，LES）
液－固提取法是近十几年来在纯化生物样品时被广泛采用的方法。也可以认为是规模缩小的柱色谱法。这种方法是应用液相色谱法原理处理样品。将具有吸附、分配及离子交换性质的、表面积大的担体作为萃取剂填入小柱，以溶剂淋洗后，将生物样品通过，使其药物或杂质保留在担体上，用适当溶剂洗去杂质，再用适当溶剂将药物洗脱下来。
（四）化学衍生化
分离前将药物进行化学衍生化的目的是：（1）使药物变成具有能被分离的性质；（2）提高检测灵敏度；（3）增强药物的稳定性；（4）提高对光学异构体分离的能力等。
药物分子中含有活泼H者均可被化学衍生化，如含有－COOH、－OH、NH2、、－NH－、－SH等官能团的药物都可被衍生化。
化学衍生化对GC和HPLC尤为重要。
1.GC中化学衍生化法 药物的化学衍生化前处理对GC十分必要，衍生化可使药物分子中的极性基团，如羟基、氨基、羧基等变成无极性的、易于挥发的药物，从而使GC的温度不必很高即可适合GC的分析要求。主要的衍生化反应有烷基化（alkylations）、酰化（acrylations）、硅烷化（silylations）等。其中已硅烷化用得最广泛。
常用的烷基化试剂有碘甲烷（CHI）、叠氮甲烷（CHN2）、氢氧化三甲基苯胺（TMAH）等；常用得酰化试剂有：乙酸酐、丙酸酐等；硅烷化试剂有：三甲基氯硅烷（TMCS）、双－三甲基硅烷乙酰胺（BSA）、双－三甲基硅烷三氟乙酰胺（BSTFA）、三甲基硅烷咪唑（IMTS）等。
具有光学异构体的药物，由于R（-）与S（＋）构型不同，使之具有不同的药效和药动学特性，因此，异构体的分离也是十分重要的。分离光学异构体的方法之一，就是采用不对称试剂，使其生成非对映异构体衍生物，然后用GC法或HPLC法进行分析测定。常用的称试剂有：（S）－N－三氟乙酰脯胺酰氯、（S）－N－五氟乙酰脯胺酰氯等。 #\?xJxT\?
2.HPLC中化学衍生化法 当采用HPLC法时，其衍生化的目的是为了提高药物的检测灵敏度。一些在紫外、可见光区没有吸收或者摩尔吸收系数小的药物，可以使其与衍生成对可见－紫外检测器、荧光检测器及电化学检测器等具有高灵敏度的衍生物。
化学衍生化包括柱前衍生化和柱后衍生化两种方法。由于柱前衍生化法是在分离前使药物与衍生化试剂反应，故与药物具有相同官能团的杂质也会同样生成衍生，这样就有可能妨碍药物的检测。同时，如果杂质含量多时，药物与衍生化试剂的反应率降低，因此，应尽可能将药物进行精制后再衍生化。柱后衍生化是药物经色谱柱分离之后进行的，所以可形成对检测器具有高灵敏度的衍生物，从而提高了选择性。HPLC常用的衍生化试剂有邻苯二醛、丹酰氯、荧胺等。
在测定生物样品中药物及其代谢物时，样品的前处理是十分重要的。除了少数情况，将体液经简单处理后进行直接测定外，一般要在测定之前进行样品的前处理，即进行分离、纯化、浓集，必要时还需对待测组分进行化学衍生化，从而为测定创造良好的条件。生物样品进行前处理的目的在于：①药物进入体内后，经吸收、分布、代谢，然后排出体外。在体液、组织和排泄物中除了游离型（原型）药物之外，还有药物的代谢物、药物与蛋白质形成的结合物、以及药物或其代谢物与内源性物质，如葡萄糖醛酸、硫酸形成的葡萄糖醛酸甙（gl uronides）、硫酸酯（sulphates）缀合物等多种形式存在，需要分离后测定药物及代谢物；②生物样品的介质组成比较复杂。如在血清中既含有高分子的蛋白质和低分子的糖、脂肪、尿素等有机化合物，也含有Na＋、K＋、X-等无机化合物］。其中影响最大的是蛋白质，若用HPLC法测定药物浓度时，蛋白质会沉积在色谱柱上发生堵塞，严重影响分离效果。因此，为了保护仪器，提高测定的灵敏度，必须进行除蛋白等前处理。
一、常用样品的种类、采集和贮藏
生物样品包括各种体液和组织，但实际上最常用的是比较容易得到的血液（血浆、血清、金血）、尿液、唾液。在一些特定的情况下选用乳汁、脊髓液、*等。下面仅介绍常用的血样、尿样及唾液。
（一）血样 G\(9M^6@y!
血浆（plasma）和血清（serum）是最常用的生物样品。测定血中药物浓度通常是指测定血浆或血清中的药物浓度，而不是指含有血细胞的全血中的药物浓度。一般认为，当药物在体内达到稳定状态时，血浆中药物浓度与药物在作用点的浓度紧密相关，即血浆中的药物浓度反映了药物在体内（靶器官）的状况，因而血浆浓度可作为作用部位药物浓度的可靠指标。
供测定的血样应能代表整个血药浓度，因而应待药物在血液中分布均匀后取样。动物实验时，可直接从动脉或心脏取血。对于病人，通常采取静脉血，有时根据血药浓度和分析方法灵敏度，也可用毛细管采血。由采集的血液制取血浆或血清。
血浆的制备 将采取的血液置含有抗凝剂（如：肝萦、草酸盐、拘橡酸盐、EDTA、氟化钠等）的试管中，混合后，以2500～3000rpm离心5min使与血细胞分离，分取上清液即为血浆。
血清的制备 将采取的血样在室温下至少放置30min到1h，待凝结出血饼后，用细竹捧或玻璃棒轻轻地剥去血饼，然后以2000～3000rpm离心分离5～10min，分取上清液．即为血清。
血浆比血清分离快，而且制取的量多，其量约为全血的一半。但由于所用抗凝剂的种类不同，用血浆测定药物浓度有时不一致；血清的获取量小，但血清成分更接近于组织液的化学成分，测定血清中有关物质的含量，比全血更能反映机体的具体情况；同时，药物与纤维蛋白几乎不结合，因此，血浆及血清中的药物浓度测定值通常是相同的。基于上述原因，现在国外多采用“专用血清”来测定药物的浓度。
对大多数药物来说，血浆浓度与红细胞中的浓度成正比，所以测定全血也不能提供更多的数据，而全血的净化较血浆和血清更为麻烦，尤其是溶血后，血色素会给测定带来干扰。但在个别情况下也有采用全血测定药物浓度的。例如氯噻酮可与红细胞结合，其动力学行为与在血浆中不同，在血细胞的药物浓度比血浆药物浓度大50～100倍；又如一些三环降压药物，对个别患者来说，在血浆和红细胞的分配比率不是一个常数，因此宜采用全血进行测定。
全血（Whole blood）也应加入抗凝剂混合，防止凝血后影响测定。血样的采取量受到一定*，特别是间隔比较短的多次取样，患者不易配合。过去一般取1～2ml。随着高灵敏度测定方法的建立，取量可减少到1ml以下。采取静脉血时，目前通行的方法是用注射器直接从静脉抽取，然后置试管中：采取毛细管取血时，应用毛细管或特殊的微量采血管采取。采取血样时，应由从事医疗工作的医生、*或者临床检查技师实施，药剂师等不能进行采血工作。
血样的采血时间间隔应随测定目的的不同而异。例如：进行药物动力学参数的测定时，需给出药物在体内的药物浓度．时间曲线。应根据动力学曲线模型〈单室还是双室）、给药方式来确定取样间隔和次数，主要应在曲线首尾及峰值附近或浓度变化较大处取祥。采样次数示意图见
如进行治疗药物浓度监测（therapeuticdrug monitoring，TDM）时，则应在血中药物浓度达到稳态后才有意义。但每种药物的半衰期不同，因此达到稳态的时间也不间，取样时间也随之不同。药物进入体内后，大多数很快与血浆中的蛋白质（白蛋白、球蛋白）结合成结合型，并与未结合的游离型药物处于平衡状态而存在。结合型药物（bound型）不能通过血管壁，而游离型药物（free型）能够到达药物作用部位，因此可以说药物疗效与游离型药物浓度有着比较密切的关系，当然最理想的是测定游离型药物。由于测定游离型药物必须经过“超速离心”或“超滤法”等复杂的分离操作，又因药物的蛋白结合率没有很大的个体差异，通常血药总浓度（结合型与游离的总和）可以有效表示游离药物的浓度，因此，大多数的检验室不测定游离型药物，而是测定药物的总浓度。
但某些疾病可改变药物与血浆蛋白的结合率，如肝硬化病人奎尼丁的游离型药物分数几乎增加三倍；肾病时，苯妥英、水杨酸、安妥明等的血浆蛋白结合卒明显下降。有些药物血浆蛋白结合率存在着很大的个体差异，如奎尼丁的血浆蛋白结合率的范围为50％～90％，不同个体问游离药物浓度差达10倍。也就是说在肝硬化、肾功能不全、肾病变、低营养等状态下，血中白蛋白浓度显著减少，药物的蛋白结合率下降，游离型药物浓度上升，此时应测定游离型药物浓度。
采取血样后，应及时分离血浆或血清，并最好立即进行分析。如不能立即测定时，应妥善储存。血浆或血清样品不经蒸发、浓缩，必须置硬质玻璃试管中完全密塞后保存。短期保存时置冰箱（4℃）中，长期保存时要在冷冻橱（库）（－20℃）中冷冻保存。
要注意采血后及时分离出血浆或血清再进行储存。若不预先分离，血凝后冰冻保存，则因冰冻有时引起细胞溶解从而妨碍血浆或血清的分离或因溶血影响药物浓度变化。
（二）唾液
唾液由腮腺、颌下腺、舌下腺和口腔粘膜内许多散在的小腺体分泌液混合组成的，平时所说的唾液就是指此混合液。一般*每天分泌1～1.5ml，但个体差异大，即使是同－个人每日之内、每日之间也有变动；各腺体分泌的唾液组成也会有很大差别。对口腔粘膜给予机械的或化学的剌激时，会影响各唾液腺的分泌；视觉、听觉、嗅觉等剌激所产生的条件反射以及思维、情绪也会影响唾液腺的分泌；随年龄不同，唾液的分泌量也不同：小儿的唾液分泌量多，老年人的分泌量减少。
唾液的相对密度为1.003～1.008；pH值在6.2～7.6之间变动，分泌量增加时趋向碱性而接近血液的pH值；通常得到的唾液含有粘蛋白，其粘度是水的1.9倍。
唾液的采集应尽可能在剌激少的安静状态下进行。一般在漱口后15min收集。分泌量多的，可以将自然贮存于口腔内的唾液吐入试管中，1min内约可取1ml的唾液。必要时也可转动舌尖，以促进唾液的分泌。采集的时间至少要10min。采集后立即测量其除去泡沫部分的体积。放置后分为泡沫部分、透明部分及灰乳白色沉淀部分三层。分层后，以3000rpm离心分离10min，取上清液作为药物浓度测定的样品。也可以采用物理的（如嚼石蜡块、橡胶、海绵）或化学的（如酒石酸）等方法剌激，使在短时间内得到大量的唾液。但另一方面，这样做往往使唾液中的药物浓度受到影响。特殊需要时，可以采集腮腺、颌下腺及舌下腺分泌的单一唾液。这种单一唾液的采集必须采用特殊的唾液采集器来收集。 ~6["b\}iY\
唾液中含有粘蛋白，唾液的粘度由粘蛋白的含量多少而定。粘蛋白是在唾液分泌后，受唾液中酶催化而生成的。为阻止粘蛋白的生成，应将唾液在4℃以下保存。如果分析时没有影响，则可用碱处理唾液，使粘蛋白溶解而降低粘度。唾液在保存过程中，会放出二氧化碳而使pH值升高，因此，需要测定唾液的pH值时，应在取样的当时为好。冷藏保存唾液时，解冻后有必要将容器内唾液充分搅匀后再用，不然测定结果会产生误差。
用唾液作为样品测定药物浓度有几个优点：与采取血样不同，患者自己可以不受时间和地点的*，很容易地反复采集；采集时无痛苦无危险；有些唾液中药物浓度可以反映血浆中游离型药物浓度。但另一方面，由于唾液是由腮腺、颌下腺及舌下腺等各腺体分泌的组成不同的混合液体，其组成也会发生经时变动；因此，唾液中的药物浓度与血浆中的游离型药物浓度相比就容易变动；而且唾液中药物浓度与血浆中药物浓度的比值〈S／P）只有少数药物是恒定值；有些与蛋白结合率较高的药物，药物在唾液中的浓度比血浆浓度低得多，需要高灵敏度的分析方法才能检测；对有些患者（如癫痫、昏迷）不能采集唾液样品。最后应该指出的是：目前所指的血浆或血清浓度的治疗范围，都是指血浆或血清中的总浓度（游离型和结合型），因此，只有知道唾液中药物浓度与血浆中药物浓度有－定的比值时，唾液中药物浓度的监测才有意义，并且应该先求出具体患者的比值（S/P）。
（三）尿液
采用尿样测定药物浓度的目的与血液、唾液样品不同。尿药测定主要用于药物剂量回收研究、尿清除率、生物利用度的研究，并可推断患者是否违反医嘱用药，同时根据药物剂量回收研究可以预测药物的代谢过程及测定药物的代谢类型（代谢速率，MR）等。
体内药物清除主要是通过尿液排出，药物可以原型（母体药物）或代谢物及其缀合物（conjugete）等形式排出。尿液中药物浓度较高，收集量可以很大，收集也方便。但尿液浓度通常变化很大。尿液主要成分是水、含氮化合物（其中大部分是尿素）及盐类。
健康人排出的尿液是淡*或黄褐色的，*一日排尿量为1~5L，尿液相对密度1.015~1.020，pH值在4.8~8.0之间。放置后会析出盐类，并有细菌繁殖、固体成分的崩解，因而使尿液变混浊。由于这些原因，必须加入防腐剂保存。采集的尿是自然排尿。尿包括随时尿、晨尿、白天尿、夜间尿及时间尿几种。测定尿中药物浓度时应采用时间尿，时间尿以外的尿不可能推断全尿中药物的排泄浓度和药物总量。因此，测定尿中药物的总量时，将一定时间内（如8h、12h或24h等）排泄的尿液全部储在起来，并记录其体积，取其一部分测定药物浓度，然后乘以尿量求得排泄总量。如采集24h的尿液时，一般在上午8点让患者排尿并弃去不要，之后排出的尿液全部储存于干净的容器，中，直到次日上午8点再让患者排尿，并加入容器中。将此容器中盛的尿液做为检液。采集24h尿液时，常用2L容量的带盖的广口玻璃瓶，其体和可能会有士100ml的误差，因此，需再用量筒准确地测量储尿量。采集一定时间内的时间尿液时，常用涂蜡的一次性纸杯或用玻璃杯，并用量筒准确量好体积放入储尿瓶，并做好记录。
尿液中药物浓度的改变不能直接反映血药浓度，即P与血药浓度相关性差；受二试者的肾功能正常与否直接影响药物排泄，因而肾功能不良者不宜采用尿样；婴儿的排尿时间难于掌握；尿液不易采集完全并不易保存。这些是尿样的缺点。
采集的尿样应立即测定。若收集24h的尿液不能立即测定时，应加入防腐剂置冰箱中保存。常用防腐剂有：甲苯、二甲苯、氯仿、麝香草酚以及醋酸、浓盐酸等。利用甲苯等可以在尿液的表面形成薄膜，醋酸等可以改变尿液的酸碱性来抑制细菌的生长。保存时间为24～36h，可置冰箱（4℃）中，长时间保存时，应冰冻（－20℃）。
