如何制作气凝胶
气凝胶也叫果冻。溶胶或溶液中的胶体粒子或聚合物在一定条件下相互连接形成空间网络结构，结构中的空隙被液体(或干凝胶中的气体)填充作为分散介质。这种特殊的分散系统被称为凝胶。没有流动性。内部通常含有大量液体。比如血胶和琼脂的含水量可以达到99%以上。可分为弹性凝胶和脆性凝胶。弹性凝胶失去分散介质后，体积明显减小，重新吸收分散介质时，体积重新膨胀，如明胶。当脆性凝胶失去或重新吸收分散介质时，其形状和体积不变，如硅胶。从溶液或溶胶形成凝胶的过程称为凝胶化。
[编辑此段]生物和凝胶
生物分子的下游纯化对象一般包括蛋白质、酶、重组蛋白、单克隆抗体、抗体和抗原、肽、病毒、核酸等。纯化前需要确定生物分子的理化特性，然后通过实验选择最有效的纯化工艺。
1.测定-分子量，PI
当目的蛋白的分子量、PI等物理性质不明确时，可通过PAGE电泳或色谱法测定。具有宽分离范围的Superose HR填充柱非常适合于测定未知蛋白质的分子量。在含有不同PH缓冲液的几个试管中，用少量的离子交换介质可以很容易地测量PI，并且可以选择纯化缓冲液的最佳PH。
2.选择色谱法
如果您不太了解目标蛋白质的特性或样品组成，您可以尝试几种不同的纯化方法:
1)使用最常见的凝胶过滤法，选择分离范围较宽的介质，如Superose和Sephacryl HR，根据分子量将样品分成不同的组分。
2)将目标蛋白质与含有特定配体或抗体的亲和层析介质结合。各种活化的偶联介质也可用于偶联靶蛋白的底物和受体，然后用于结合靶蛋白。一步就可以得到高纯度的样品。
3]大样品通常通过离子交换色谱进行浓缩和纯化。用高盐洗脱的样品可以通过疏水色谱纯化。疏水层析利用高盐吸附低盐洗脱的原理，洗脱后的样品可以直接进行离子交换等吸附层析。这两种方法在提纯过程中经常交替使用。
3.提纯-大量的粗产品
为了避免堵柱，在处理大量原液时，一般使用大颗粒离子交换介质如sepharose big beads、sepharoseXL、sepharose fast flow等。扩展柱床吸附技术使用各种流线型介质直接从含有破碎细胞或组织提取物的发酵液中捕获蛋白质。将离心、超滤和初步纯化合二为一。提高回收率，缩短纯化周期。
4.净化-硫酸铵沉淀法常用于样品的初步净化，处理后的样品处于高盐状态，非常适合直接疏水层析。对于离子交换，需要先用Sephadex G-25脱盐。疏水色谱是一种相对较新的技术，随着介质种类的日益增多，逐渐融入到各种生产过程中。Hitrap HIC检测试剂盒和RESOURCE HIC检测试剂盒可用于在八种疏水介质中选择最合适的介质和最佳纯化条件。用低盐洗脱的样品可以稍微稀释或直接进行其他吸附层析。
5.纯水-糖分子
固定化外源凝集素，如伴刀豆球蛋白、花生、大麦等。，可以结合碳水化合物残基，非常适合分离糖化细胞膜成分、细胞甚至亚细胞器，纯化糖蛋白。两种具有凝集素的Sepharose 6MB亲和层析介质被设计用于捕获整个细胞或大的复合物，例如膜囊。
6.纯化-膜蛋白
去污剂常用于膜蛋白分离，以保持其活性。离子去污剂应选择带有与目标蛋白相反电荷的，以避免在离子交换过程中与目标蛋白竞争交换介质，从而去除去污剂。非离子去污剂可以用疏水色谱法除去。
7.纯化-单抗和抗原*单抗多为IgG。主要来源是腹水和融合肿瘤培养上清液。腹水中含有大量白蛋白、转铁蛋白和宿主抗体。Mabselect、G蛋白和A蛋白对IgG的Fc区有特异性亲和力，可一步纯化不同来源的IgG。血清补体如小牛血清可先用G蛋白预处理，培养前可去除IgG。重组蛋白A培养基Mabselect和rProtein A Sepharose FF对IgG具有更高的载量和特异性，并且群体脱落更少。通过离子交换Q Sepharose HP或凝胶过滤Superdex 200可以容易地去除掉落的蛋白质A。
*疏水层析苯基琼脂糖凝胶HP也适用于纯化IgG。宿主抗体和污染的IgG可以通过凝胶过滤Superdex 200在精细纯化中去除。
*纯化IgG抗原最有效的方法是将IgG与活化的偶联介质如CNBr、NHs活化的Sepharose FF偶联，然后进一步获得IgG抗原。
*HiTrap IgM是用于纯化融合肿瘤细胞的单克隆抗体，结合量为5mg IgM。HiTrap IgY专门用于纯化IgY，结合量为100mg纯IgY。
8.纯化——纯化的理念应该已经融入到重组蛋白的设计和构建中。大多数样品都混有破碎的细胞或溶解的产物，因此膨胀柱床吸附技术STREAMLINE非常适合粗分离。Amersham biosciences提供了三种快速表达和一步纯化的融合系统。
1] GST融合载体使待表达的蛋白与谷胱甘肽S转移酶一起表达，然后用谷胱甘肽琼脂糖4B亲和层析纯化，再用凝血酶或因子Xa切割。
2.蛋白A的融合载体将待表达的蛋白与蛋白A的IgG结合位点融合，用IgG琼脂糖6 FF纯化。
2]含组氨酸标签的融合蛋白能与螯合琼脂糖FF螯合Ni2+金属，在正常或变性条件下(8M尿素)通过组氨酸螯合融合蛋白。HisTrap试剂盒提供了一整套His-Tag蛋白的纯化方法。
9.纯化-包涵体蛋白
包涵体蛋白往往需要溶解在6M盐酸胍或8M尿素中。具有高化学稳定性的Superose 12和Sepharose 6FF凝胶过滤介质适合在变性条件下纯化。变性和纯化的蛋白质需要复性至其天然构象。Superdex 75、Q Sepharose FF和苯基Sepharose FF有助于包涵体蛋白的复性。包涵体蛋白样品纯度越高，复性效果越好。SOURCE 30 RPC反相色谱介质非常适合复性前纯化粗品，可用1MnaOH再生。该方法纯化的包涵体蛋白的复性回收率明显提高。
10.包涵体蛋白的固相复性*近年来，许多文献报道了包涵体蛋白在变性条件下被固定(吸附)在层析介质上，一般使用各种Sepharose FF离子交换层析介质。去除变性剂后，蛋白质在培养基上成功复性，然后洗脱复性后的蛋白质。固相复性避免了一般复性过程中蛋白质多聚体的形成，所以复性得率更高，而且不需要大量稀释样品，复性和初步纯化合二为一，大大节省了时间，提高了回收率。
*固相复性法也用于HiTrap螯合金属层析直接复性纯化以包涵体形式表达的组氨酸融合蛋白；含多个赖氨酸的融合蛋白经HiTrap肝素亲和层析直接复性和纯化。两种亲和层析预装柱均可重复使用，比一般试剂盒更方便耐用。
11.中草药有效成分的纯化
中药的化学成分极其复杂。中药多为煎煮后服用，有效成分多为亲水性成分，包括生物碱、黄酮类、蒽醌类、皂苷类、有机酸、多糖、肽类、蛋白质等。灵活综合地使用多种色谱方法。例如离子交换、分子筛和反相色谱。Sephadex LH-20葡聚糖凝胶同时具有吸附层析和分子筛的功能。例如，如果用甲醇分离黄酮苷，首先洗去三糖，然后是二糖、单糖和苷元。Sephadex LH-20可以使用水、乙醇、丙酮、氯仿等多种试剂，广泛用于多种天然产物的分离，包括生物碱、苷类、黄酮类、醌类、脂类、萜类、甾体等。
*生物碱在酸性缓冲液中带正电荷，变成盐。HiTrap SP阳离子交换色谱柱可以分离多种结构非常相似的生物碱。相反，黄酮类、蒽醌类、皂苷类和有机酸类在碱性缓冲液中可以溶解，在HiTrap Q阴离子交换柱上分离效果较好。
*通常，分子筛如Sephadex和Sephacryl用于纯化多糖。如果分子量在600KD以下，需要更高的分辨率，可以选择新一代Superdex。一般来说，植物可能含有水溶性、酸溶性和碱溶性多糖。分子筛和离子交换色谱的综合利用有助于进一步获得各组分的纯品。另外，多糖药物需要去除蛋白质，会引起过敏，传统的Sevag法需要重复几十次才能将丁醇脱蛋白。阴阳离子交换法可以在一个或两个步骤中快速去除多糖中的残留蛋白质。SOURCE5，15，30RPC反相色谱也非常适用于各种中药有效成分的检测、分离和放大制备。由于中药成分非常复杂，源反相色谱可用范围为PH1-14，可用1M NaOH和1M HCL洗涤再生。与传统的硅胶反相色谱相比，更容易优化流程和清洗到位，使用寿命更长。
12.纯化-肽
肽的来源有天然提取肽、合成肽和重组肽。肽很容易被酶降解，但它们可以从有机溶剂或助溶剂中复性，因此它们通过高选择性反相色谱进行纯化，如SOURCE 30RPC、SOURCE 15RPC、SOURCE 5RPC或离子交换Minibeads和Monobeads。Superdex肽HR是专为肽分子纯化而设计的凝胶过滤预填充柱，可以配合反相色谱，做出更精致的肽图。肽分子可以通过离子交换结合凝胶过滤来制备。多功能医疗城
13.纯化-核酸和病毒
核酸的纯化用于去除影响测序或PCR的污染物。核酸大致可以分为质粒DNA、噬菌体DNA和PCR产物。病毒也可以看作是核酸大分子。像质粒DNA，我们可以用Sephacry S-1000 SF、Superose或Sepharoce 4FF凝胶过滤介质去除杂质，再配合Mono Q、SOURCE Q等离子交换分离核酸。
14.纯化-寡核苷酸单磷酸广泛用于反义)DNA、RNA测序、PCR和cDNA合成。合成后，含三苯甲基的寡核苷酸的副产物可在PH12用阴离子交换Mono Q或快速低背压源Q除去，避免凝集和保护基团的损失。负载量远高于反相色谱，可用于大批量制备。没有三苯甲基的失败序列可以通过反相柱ProRPC去除。
15.脱盐和小分子去除
使用凝胶过滤介质Sephadex G10、G15、G25、G50等。去除小分子，效率高，处理量可达床体积的30%。只需在进样后收集第一个1/3-1/2柱体积的洗脱液，即可轻松去除填料分离范围上限以下的小分子。因为只去除了小分子，所以柱高在10cm以上。整个过程通常可以在几分钟到半小时内完成。Sephadex G25系列介质专为蛋白质脱盐而设计，预填充柱HiTrap脱盐(5ml)可通过注射器操作。HiPrep脱盐(26ml)可以在几分钟内脱盐高达10ml样品。
16.疫苗纯化用凝胶过滤培养基Sepharose 4FF纯化疫苗，去除培养基中的杂质蛋白。处理能力可以大于床体积的10%。柱高一般在40-70cm，整个过程大概需要半个小时。目前用这种方法生产的疫苗有乙肝、狂犬病、出血热、流感、结核病、脊髓灰质炎疫苗等。Sephacryl S-500HR可用于小分子量的疫苗，如甲肝疫苗。
17.抗生素聚合物分析
自2000年版起，中国药典要求查明头孢曲松钠中聚合物的百分含量，采用Sephadex G10凝胶过滤法测定。
18.用于基因治疗的纯化病毒载体
SORRCE 15Q
19.用于基因治疗的纯化质粒
Q Sepharose XL，SOURCE 15Q，STREAMLINE Q，Sephacryl S500，Plasmidselect，在下游纯化中，可以应用不同的色谱技术纯化生物分子，同时去除各种污染物。
1.去除-内毒素
内毒素也叫热原。含有脂肪A、糖和蛋白质，是一种带负电荷的复合高分子。
内毒素的脂肪部分具有很强的疏水性。但在高盐下会凝集，不能进行疏水层析。疏水层析测试盒(17-1349-01)可用于选择与目标蛋白结合的介质，去除内毒素。
内毒素与阴离子交换介质q或DEAE琼脂糖凝胶Fast Flow紧密结合。洗脱目的蛋白后可用高盐缓冲液或NaOH去除。
CNBr或NHS Sepharose FF可用于偶联内毒素底物如LAL和PMB，自动形成亲和层析介质结合内毒素。内毒素通常是一种聚合物，可通过凝胶过滤色谱法有效去除。
2.从蛋白质中去除核酸。
大量的核酸增加了样品的粘度，扩大了区域，增加了背压，降低了分辨率和流速。药检和食品检验对核酸含量也有严格限制。
核酸在细胞中表达蛋白质的问题尤为严重。核酸带负电荷。在初步纯化时，利用Streamline、SP Sepharose Big Beads、SP或CM Sepharose FF、SP SepharoseXL等阳离子交换介质结合目的蛋白，可去除大量核酸。
核酸在高盐下会与蛋白质解离，疏水层析介质非常适合结合目标蛋白质，在纯化蛋白质的同时去除核酸。
核酸被核酸酶切割成小块，通过凝胶过滤很容易去除，进行精细纯化。
3.清除-病毒和微生物
病毒和微生物会成为病原体，应该尽可能减少。结合不同的色谱技术，使用注射用水，定期用NaOH消毒清洗仪器和凝胶，可以避免污染物的增加。
大多数病毒都有脂质外壳。病毒可被带有与靶蛋白相反电荷的S/D(溶剂/检测器)灭活，如Triton和Tween。然后，可以将目标蛋白与适当的离子交换介质(如CM琼脂糖FF)结合，以去除S/D .
其他污染物可以改变pH值和离子强度，使它们与目标分子分离或失活。凝胶过滤介质Superdex和各种吸附介质SOURCE都是很好的精细净化介质，可以去除多种微量污染物。
凝胶是指颗粒大小为1埃至10埃的混合物。聚合物溶液和一些溶胶，在适当的条件下，整个体系会转变成一种弹性的半固态粘稠物质，失去流动性。这种现象称为凝胶化，形成的产物称为凝胶或果冻。
“气凝胶”是指分散体系是气态的，如云和雾，“固体凝胶”包括烟状晶体，“液体凝胶”是液体胶体，如氢氧化铁胶体。
示例:
食品级葡甘聚糖胶
葡甘聚糖胶(又称魔芋胶)是一种新型多用途颗粒食用胶。这里介绍的葡甘露聚糖是从优质魔芋中提取的葡萄甘露聚糖，经过先进的工艺去除杂质后加工而成，添加的成分不含任何非食用化学成分和色素。与琼脂、果胶、海藻胶等传统食品添加剂相比，葡甘聚糖胶在膨胀率、粘度、增稠性、稳定性、易用性等方面明显优于上述胶类。此外，它还具有特殊的优点:在酸性、中性或碱性条件下，无需添加任何凝固剂，可在室温下冷冻，凝胶性能理想；保持或加强了葡萄甘露聚糖的降血糖、降血脂、减肥等保健功能，大大拓宽了魔芋的应用范围；价格低廉，使用方便。
葡甘聚糖胶可广泛应用于食品、饮料、医药、日化、科研等领域。作为琼脂、果胶、海藻胶等的替代产品。，价格低廉，在不改变原有设备和工艺的情况下，可大大降低添加剂的使用成本。是一种理想的新型凝胶添加剂。为了满足不同产品开发的需要，1。凝胶(果冻)型:能与各种天然果汁、材料、色素很好地混合。作为广谱凝胶赋形剂，是制作果冻、水晶软糖等的优良原料。，也可作为培养基支架使用，无需添加任何其他树胶或碱性成分；成胶条件随机，脱杯完全，凝胶具有较高的强度和韧性。用量:0.7 ~ 0.9%。使用方法:在适当的温水中溶胀3 ~ 5分钟，煮沸冷却至70度左右时加入糖和各种配料，再冷却至室温。
2.培养基类型:代替琼脂用作花卉和其他植物组织培养的支持物。组培苗的根粗壮、苗壮，使用效果理想，成本大大降低。用量:0.5 ~ 0.6%。使用方法:在温水中膨胀3 ~ 5分钟，煮沸，冷却。3.浆(茶)饮型:作为稳定剂和助悬剂，替代琼脂和羧甲基纤维素等。广泛应用于颗粒橙、果茶、果汁、豆浆、银耳、八宝粥等多相悬浮剂中。(或混合)防止沉淀或分层。用量:约0.15 ~ 0.25%。使用方法:在适当的温水中充分膨胀后，加入材料中。冷冻产品类型:用于冰棍、冰淇淋等冷冻产品，可以增加膨胀，减少冰晶，提高抗热融性，使产品更加清爽。用量:约0.15 ~ 0.25%。使用方法:在适当的温水中充分膨胀后，加入材料中。5.增稠型:用于果酱、大米、面制品中，能增加膨胀率，提高韧性，改善形状和口感。是进口刺槐豆胶的理想替代品。用量:约0.2 ~ 0.3%。使用方法:在适当的温水中充分膨胀后，加入材料中。