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生物分子的救星：ABS如何以温和手段提取宝贵的蛋白质？
在今天的生物技术领域，水相双相系统（ABS）逐渐崭露头角，成为提取蛋白质和其他生物分子的理想选择。随着针对传统有机水溶剂提取系统的关注增强，ABS因其环保特性而受到青睐。这种系统可以简单地通过混合两种聚合物、一种聚合物与盐，或是两种盐来创造出两个水相相分离的层次。这些系统以水为主，消除了挥发性有机化合物的使用，成为生物技术应用的非变性和良性分离介质。
ABS的形成是基于聚合物和盐之间的相互作用，这些相互作用共同决定了系统的性质和行为。
历史背景
早在1896年，科学家Beijerinck首次观察到凝胶的水溶性聚合物与可溶性淀粉的「不相容性」，两者混合后，便分为两个不可混合的相。经过随后的研究，发现了多种水相双相系统，其中聚乙二醇（PEG）-右旋糖酐系统是最广为研究的案例。其他类似系统如PEG-碳酸钠或PEG与磷酸盐、柠檬酸盐、硫酸盐等的组合也表现出类似的性质。
ABS的组成
水相双相系统的特性在于，即使组成是水溶性的，当比例调整到一定程度，仍然可以形成分层。例如，在PEG-右旋糖酐系统中，上层是相对疏水的聚乙二醇，而下层则是具有更高密度的右旋糖酐。此特殊的结构安排让研究人员得以以温和的方式分离目标化合物，避免了使用传统有机溶剂所带来的高风险。
聚乙二醇在分离过程中虽然比水密度低，但却能形成上层，这是由于它的溶剂「有序」性质，能够排除多余的水分，创造出低密度的水环境。
ABS的优势
使用ABS进行蛋白质和其他脆弱生物分子的提取有着众多优势：
- 提供不会危害或变性不稳定生物分子的温和条件。
- 相间的界面张力远低于水-有机溶剂系统，对待提取的分子造成的损害显著减少。
- 聚合物层可稳定提取的蛋白质，提高提取效率。
- 可根据需要调整组成，以专门增强某一特定化合物的提取。
- 快速的相分离让目标分子能在内源性蛋白酶降解之前被提取。
挑战与经济考量
尽管ABS有显著的优势，使用高纯度的右旋糖酐等材料仍相对昂贵。好在，研发者们也开始探索其他低成本替代品，如低精炼的右旋糖酐、水解淀粉衍生物及高盐溶液等，这或许能进一步推动ABS技术的普及及商业化。
热力学模型的意义
在设计和工程应用中，拥有良好的热力学模型以描述和预测液-液平衡条件是相当重要的。这不仅能协助改善ABS的应用效果，还能在工业规模的生产中提供必要的数据参考。
热力学模型的准确性能够有效地预测不同聚合物和盐的相互作用，从而提高ABS技术的稳定性与可靠性。
结论
水相双相系统正逐步改变我们提取和利用生物分子的方式，其在生物技术及环保领域的潜力无疑是一个吸引人的话题。随着技术的进一步发展，ABS是否能更广泛地应用于不同的行业，成为生物工程的未来趋势呢？
