Sephadex

Sephadex jest usieciowanym żelem dekstranowym stosowanym do filtracji żelowej. Ma postać granulek o średnicy 10-300 µm, które w zależności od usieciowienia, różnią się zdolnością do pochłaniania wody. Zdolność do wchłaniania wody decyduje o właściwościach rozdzielczych. Sephadexy w swojej postaci przypominają strukturę drobnego proszku z granulkami o wielkości cząstek zazwyczaj od 20 do 300 mikrometrów. Po napęcznieniu w wodzie lub w roztworze soli, sephadexy tworzą żele, czyli dwufazowy układ rozpuszczalnika i granulek. Chromatografia cieczowa na żelu Sephadex określana jest inaczej jako sączenie molekularne. Służy do rozdziału substancji różniących się masą cząsteczkową na cele analityczne lub preparatywne.

Twórcy

Firma Pharmacia została założona w 1911 roku w Sztokholmie w Szwecji przez farmaceutę Gustava Felixa Grönfeldta w Elgen Pharmacy. Nazwa firmy pochodzi od greckiego słowa φαρμακεία, transliterowanego pharmakeia, które oznacza „czarnoksięstwo”. Na początku istnienia firmy znaczna część zysków pochodziła z „cudownego leku” Phospho-Energon. Podczas II wojny światowej szwedzki chemik Björn Ingelman (który pracował dla Arne Tiselius na uniwersytecie w Uppsali) badał różne zastosowania polisacharydu dekstranu. Wraz z badaczem medycznym Andersem Grönwallem odkrył, że dekstran może być stosowany jako zamiennik osocza w transfuzjach krwi, na co może być duże zapotrzebowanie w czasie wojny. W 1943 roku skontaktowano się z Pharmacią, która wówczas była jeszcze małą firmą, a jej prezes Elis Göth był bardzo zainteresowany jej rozwojem. Produkt Macrodex, roztwór dekstranu, został wprowadzony na rynek cztery lata później. Produkty na bazie dekstranu miały odegrać znaczącą rolę w dalszej ekspansji Pharmacii. W 1951 roku firma przeniosła się do Uppsali w Szwecji, aby zbliżyć się do naukowców, z którymi współpracowała, a Ingelman został jej szefem badań. W 1959 roku Pharmacia jako pionier w dziedzinie filtracji żelowej wprowadziła produkty Sephadex. Były one również oparte na dekstranie i odkryciach dokonanych w departamencie Tiseliusa, tym razem przez Jerkera Poratha i Per Flodina. W 1967 roku w Uppsali powstała firma Pharmacia Fine Chemicals. W 1986 Pharmacia Fine Chemicals przejęła LKB-produkter AB i zmieniła nazwę na Pharmacia Biotech. Pharmacia Biotech rozszerzyła swoją rolę w „rewolucji biotechnologicznej” poprzez przejęcie PL Laboratories od Pabst Brewery oferujących linię specjalistycznych chemikaliów badawczych do rekombinacji DNA. Sprzedana w latach 90. prywatnym interesantom, Pharmacia została najpierw połączona z „Kabi Vitrum”, tworząc Kabi Pharmacia z siedzibą w Uppsali. W 1993 roku Kabi Pharmacia kupiła Farmitalia, włoską firmę, która opracowała doksorubicynę, chemioterapeutyk.

Mechanizm działania

Mechanizm sączenia na żelu typu Sephadex można przedstawić następująco:

• Cząsteczki większe niż pory napęczniałych ziaren żelu przepływają wyłącznie wraz z fazą ruchomą i są eluowane jako pierwsze. Dzieje się tak, gdyż nie mogą penetrować do ich wnętrza.
• Mniejsze cząsteczki wnikają w różnym stopniu do wnętrza granulek żelu, co zależy od kształtu i rozmiaru. Eluowane są w kolejności zmniejszania się ich masy cząsteczkowej.

W chromatografii, gdy kolumny są wypełnione Sephadexem, duże cząsteczki są filtrowane szybciej, nie wpływając na pory spęczniałego żelu; mniejsze cząsteczki utkną jednak w porach i wyłaniają się dopiero później. To działanie filtrujące odpowiada za szerokie zastosowanie sefadeksów w chemii i biochemii do rozdzielania (frakcjonowania) mieszanin substancji o masie cząsteczkowej od 10² do 2 × 10⁵.

Rodzaje

Sephadex to w swojej istocie żywica do filtracji żelowej otrzymana przez sieciowanie dekstranu z epichlorohydryną. Różne typy Sephadex różnią się stopniem usieciowania, co wpływa na różnice w stopniu spęcznienia i zakresie frakcjonowania molekularnego. Stopień usieciowienia danego żelu określa cyfra znajdująca się przy dużej literze "G" (od G-10 do G-200). Większa cyfra oznacza niższy stopień usieciowania. Na przykład, Sephadex G-10 jest oznaczeniem dla małych cząsteczek, a G-75 dla większych cząsteczek. Najmniejszy rozmiar kulek zapewnia wyższą wydajność frakcjonowania i krótsze odległości dyfuzji. Sephadexy gruboziarniste i żywiczne są preferowane do rozdzielania grup na dużą skalę, gdzie wymagane są wysokie szybkości przepływu i niskie ciśnienia robocze.

Zakres frakcjonowania białek kulistych i dekstranów (Da)

Typ żelu	Globuliny	Dekstrany
G-10	≤700	≤700
G-15	≤1500	≤1500
G-25	1000–5000	100–5,000
G-50	1500–30,000	500–10,000
G-75	3000–80,000	1000–50,000
G-75SF	3000–70,000	1000–50,000
G-100	4000–150,000	1000–100,000
G-100 SF	4000–100,000	1000–100,000
G-150	5000–300,000	1000–150,000
G-150 SF	5000–150,000	1000–150,000
G-200	5000–600,000	1000–200,000
G-200 SF	5000–250,000	1000–200,000

Zastosowanie

Żel Sephadex stosuje się w wielu doświadczeniach do:

• rozdziału substancji różniących się masą cząsteczkową,
• odsalania substancji, których masy cząsteczkowe są znacznie większe od masy cząsteczkowej soli obecnej w próbce
• do wyznaczania mas cząsteczkowych związków,
• bywa stosowany w przemyśle do produkcji witamin i antybiotyków.