AKTA Explorer 10蛋白纯化仪,蛋白层析：原理、特点与应用

AKTA Explorer 10是GE Healthcare（现Cytiva）推出的全自动液相色谱系统，专为蛋白质及其他生物分子的分离纯化而设计。作为AKTA系列中的重要型号，它结合了方法开拓与研究应用的双重需求，在生物制药、学术研究和临床诊断等领域发挥着关键作用。以下将从工作原理、系统组成、技术特点和典型应用等方面详细介绍这一专业设备。

一、AKTA Explorer 10蛋白纯化仪,蛋白层析工作原理与技术基础

AKTA Explorer 10的核心技术基于液相色谱原理，通过多种层析方法实现生物分子的高效分离。系统工作时，首先将含有目标蛋白的混合物加载到色谱柱上，由高精度泵将样品注入流动相并引导进入装有固定相的色谱柱。根据选择的色谱类型，目标蛋白与固定相产生特异性相互作用：在离子交换色谱中依靠电荷差异分离；在尺寸排阻色谱中依据分子大小分选；在疏水相互作用色谱中利用疏水性差异；而在亲和色谱中则通过生物特异性结合（如抗原-抗体、标签蛋白与配体）实现高选择性纯化。

分离过程中，不同成分因与固定相的相互作用强度不同而以不同速率迁移，最终按顺序洗脱。洗脱可采用线性梯度（如盐浓度递增）或阶跃式变化，洗脱组分通过紫外检测器实时监测，并由组分收集器自动分装。整个流程由UNICORN软件控制，该软件集方法开发、过程监控与数据分析于一体，可记录并处理色谱图谱，帮助研究者优化条件并确定目标蛋白的收集区间。

二、系统组成与硬件配置

AKTA Explorer 10采用模块化设计，主要硬件组件集成在主机箱内，形成紧凑而高效的工作系统。其核心部件包括三个关键模块：

1. Pump-900系列双通道高效梯度泵：具体到Explorer 10型号，配备的是P-903泵，流速范围0.001-10 mL/min，最大工作压力达25 MPa，可满足从精细分析到小规模制备的压力需求。这种双泵系统能实现高精度梯度混合，确保缓冲液配比的准确性和重复性。

2. UV-900多波长紫外-可见检测器：可在190-700 nm范围内同时监测3个波长，实时追踪蛋白质在280 nm（芳香族氨基酸吸收峰）或215 nm（肽键吸收）等特征波长的吸光度变化。部分机型还可选配UPC-900检测器，使用汞灯光源进行单波长检测。

3. pH/C-900组合检测器：集成在线电导和pH监测功能，电导测量范围1 μS/cm-999.9 mS/cm，pH监测范围2-12，帮助研究者全面掌握分离环境的理化参数。这些实时数据对于离子交换层析等依赖盐浓度梯度的纯化方法尤为重要。

系统还包含多功能阀组（缓冲液选择阀、样品注入阀、柱选择阀等）、组分收集器（如Frac-950）和智能化传感器（气泡检测、压力监测等）。所有组件通过数据采集装置CU950与计算机通信，由UNICORN软件统一控制，实现从平衡、上样、洗脱到收集的全自动化操作。

三、性能特点与技术创新

AKTA Explorer 10在同类仪器中脱颖而出，主要得益于其技术特性和人性化设计：

宽广的工作范围：该系统流速覆盖0.001-10 mL/min，压力上限25 MPa，温度适应4-40°C，可兼容从凝胶过滤到高压反相层析等多种技术。这种宽广的参数空间使其既能进行精细方法开发，又能完成小规模制备，适用于天然蛋白质、重组蛋白、抗体、质粒、病毒样颗粒等多种生物分子的纯化。

智能化操作体验：系统内置Scouting功能和自动缓冲液制备模块，可快速筛选纯化条件。UNICORN软件包含180多种层析柱数据库和大量预制方法模板，用户只需选择层析柱类型，系统即可自动推荐相应参数并生成优化程序。这种"向导式编程"显著降低了技术门槛，即使非专业人员也能快速上手。

多维纯化能力：通过多阀配置，AKTA Explorer 10可实现真正意义上的自动化多维纯化——在同一运行中依次使用不同层析柱、多种缓冲液系统处理多个样品。例如，研究者可*行亲和层析捕获目标蛋白，随后自动切换至离子交换柱进一步精制，全过程无需人工干预。

高分辨率与高回收率：泵系统设计克服了传统液相泵的脉动问题，即使在低流速下也能产生稳定、精确的梯度流。配合500多种可选层析介质（如Superdex、Sepharose FF、SOURCE等），系统可达到出色的分离效果。组分收集器支持基于时间、体积或峰形的智能分装，确保目标产物的高回收率。

四、应用场景与领域价值

AKTA Explorer 10在生命科学领域应用广泛，其多功能性和可靠性使其成为许多研究机构的核心设备：

在生物制药领域，该系统用于从临床前研究到中试生产的关键环节。它可纯化单克隆抗体、重组细胞因子、疫苗抗原等治疗性蛋白，进行纯度分析、杂质去除和制剂研究。符合cGMP要求的UNICORN软件（通过FDA验证）确保了数据完整性和方法可追溯性，支持药物申报的合规性需求。

在学术研究中，AKTA Explorer 10帮助科学家探索蛋白质结构与功能。从分子克隆表达的重组蛋白到天然组织提取的稀有组分，系统都能提供高效的纯化方案。其方法开发功能特别适合新型层析介质的测试与优化，为色谱工艺研究提供理想平台。

在诊断试剂生产中，系统用于纯化抗原、抗体等关键原料，确保诊断产品的批间一致性。而在农业生物技术领域，它则应用于植物活性成分（如生物碱）和微生物次级代谢产物（如抗生素）的分离纯化。

特别值得一提的是，AKTA Explorer 10支持从实验室规模向中试生产的工艺放大。研究者在小试阶段开发的纯化方法可直接放大至AKTA Pilot等生产型系统，显著缩短技术转移周期。这种无缝衔接使该系统成为生物工艺开发链条中不可少的一环。

五、使用与维护要点

为确保AKTA Explorer 10的优良性能，需要遵循规范的操作流程：

样品准备：所有工作溶液和样品必须经0.45 μm滤膜过滤，含有机溶剂的缓冲液需超声脱气。系统启动时，应先开启主机电源，待CU950采集器的三个指示灯稳定后启动UNICORN软件。日常维护包括定期更换泵密封圈、用20%乙醇保存流路、清洁组分收集器传感器等。每月应执行系统清洗（如1 M NaOH冲洗）并检查反压阀工作状态。

二手AKTA Explorer 10市场活跃，多家供应商提供8成新至翻新不等的设备，通常配备1年保修期。对于预算有限的研究团队，这类经过专业检测和维修的二手仪器是性价比高的选择，能够以较低成本获得接近新机的性能体验。

随着生物技术的持续发展，AKTA Explorer 10蛋白纯化系统将继续为科研人员和工程师提供强大支持。其灵活的设计、稳定的性能和智能化的操作界面，使其成为连接基础研究与产业化应用的重要桥梁，在生物医药创新的道路上发挥不可替代的作用。