分析型超速离心机AUC

Analytical Ultracentrifuge

在高速旋转产生的强大的离心力作用下，分子量或构型不同的分子在溶液中的沉降系数不同，从而呈现出不同的沉降速度和浓度分布特性。分析超离的控制系统会实时扫描分子在离心过程中的沉降过程，并根据扫描所取得的数据计算出分子的特性(如图1)。分析超离的分析方法主要有沉降速率（Sedimentation Velocity）和沉降平衡（Sedimentation Equilibrium）两种。

图1

沉降速率是一项流体动力学技术。沉降速率实验中，样品被高速旋转，溶质分子向样品池底部移动，通过记录的数据来测定溶质分子运动的速率。运动速率用沉降系数表示，它取决于分子量、分子形状或构象。对于不同组分的样品，可根据不同的沉降系数检测出每个组分。此方法主要用于获取样品的沉降系数、摩擦比（形状、直径）和表观分子量。

图2

沉降平衡是一项热力学技术。沉降平衡试验在较低的转速下进行，当沉降作用与扩散作用达到平衡时测定分子平衡浓度的分布。在平衡状态下，浓度的分布只决定于质量，而与分子的形状无关。此方法可准确计算出样品的分子量和结合/解离常数。

图3

通过以上两种分析，控制系统会实时扫描分子的沉降和平衡分布过程，并根据扫描数据计算其他参数，从而推断各种分子的特性及其之间的相互作用关系。AUC已被广泛应用于科研和药物研发、生产和质控等的各个领域，包括：

• 两个至多个分子的相互作用（蛋白与蛋白、蛋白与小分子等）

• （抗体）自聚合研究

• 蛋白质聚集和降解（质保），病毒组装

• 分子构象

• 亚基结合比例(stoichiometry)

• 蛋白结晶条件筛选

• 纳米材料制备和分析

• 药物配方研发（pH、离子强度、浓度、温度……）

• 批次一致性分析（纯度、QA & QC、工艺稳定性）

• 小分子和蛋白药物筛选

AUC的技术优点可简单概括为：

• 样品无需标记或固定，用量少，几乎无使用成本，操作简单

• 在原始溶液中测定，接近生理条件，假阴/阳性低

• 数据精确，分辨率高，结果可重复性高

• 可用于自聚集和多位点相互作用系统测定

• 基于沉降系数S或分子量MW测定，分析范围广（几百至几兆道尔顿)，同时可获得分子形态等的数据

• FDA蛋白、抗体类药物申报的金标准