离子交换层析（Ion Exchange Chromatography, IEX）是一种基于电荷相互作用的高效分离技术，广泛应用于生物分子的纯化。其基本原理是利用待分离分子与离子交换介质之间的电荷差异，使分子按照结合强度被依次洗脱。
基本原理
离子交换层析的核心在于利用带电粒子与固定相离子交换树脂间的可逆结合来实现目标分子的高效提纯。固定相通常由带有电荷的树脂或纤维素组成，如阳离子交换树脂（带有负电荷）和阴离子交换树脂（带有正电荷）。待分离分子根据其电荷性质与树脂上的电荷基团发生相互作用，带正电的分子与阴离子交换树脂结合，带负电的分子与阳离子交换树脂结合。通过改变洗脱液的pH值和离子强度，可以控制目标分子与树脂的结合与释放，从而实现分离。
交换方式选择
离子交换纯化工艺通常有两种：结合模式和流穿模式。结合模式下，目标物质结合在填料上，使杂质流穿；流穿模式下，填料吸附杂质，目的物质不与填料相结合，从而流穿下来。在纯化工艺设计中，为了避免收集样品体积过大，通常选择结合模式。
阴阳离子选择
选择合适的离子交换填料需考虑样品的电荷性质。当所用Buffer pH高于样品等电点（PI）时，样品显负电，应使用阴离子交换填料；反之，当Buffer pH低于样品等电点时，样品显正电，应使用阳离子交换填料。pH的选用需要避免过低或过高，以防对蛋白造成损伤。
强弱离子交换填料选择
一般首选强离子交换填料，因其具有较高的分辨率和载量，且离子交换能力在较宽的pH范围内保持不变。当样品与待分离物的等电点差异较小时，可选择弱离子填料，其具有较高的选择性。
实验步骤
离子交换层析的实验步骤通常包括五个阶段：平衡、上样、清洗、洗脱和再生。通过这些步骤，可以实现高效的目标分子分离和纯化。
应用领域
离子交换层析在生物医药、蛋白质纯化、核酸分离及水处理等多个领域具有广泛应用。它特别适用于分离任何带电的生物分子，如重组蛋白、单抗多抗、核酸、多肽甚至多糖。
填料选择与再生
填料的选择对离子交换层析的效果至关重要。填料的基架粒径、表面延展臂和配基类型都会影响分离效果。再生/清洁填料时，通常采用盐碱交替的清洗方式。
总结
离子交换层析是一种基于电荷相互作用的高效分离技术，通过选择合适的离子交换填料和优化实验条件，可以实现对生物分子的精确分离和纯化。其在生物医药、蛋白质纯化等领域具有广泛的应用价值。