Sắc ký trao đổi ion có thể được sử dụng để tách các protein vì chúng chứa các nhóm chức năng tính phí. Các ion quan tâm (trong trường hợp này các protein tích điện dương) được trao đổi với các ion khác (thường là H +) trên một chất rắn tích điện. Các chất tan phổ biến nhất trong một pha lỏng, có xu hướng là nước. Lấy ví dụ các protein trong nước, có thể là một pha lỏng được truyền qua một cột. Cột thường được biết đến như là pha rắn vì nó được làm đầy với các hạt nhân tổng hợp có tính chất xốp. Những hạt xốp này còn được gọi là hạt, có thể được amin hóa (chứa các nhóm amino) hoặc có các ion kim loại để có điện tích.
Cột có thể được chuẩn bị bằng polyme xốp, là đại phân tử hơn 100.000 kích thước tối ưu của các hạt xốp được khoảng 1 μm2. Điều này là do sự khuếch tán chậm của các chất tan trong các lỗ chân lông không hạn chế chất lượng tách. Các hạt có chứa các nhóm tích điện dương, thu hút các protein tích điện âm, thường được gọi là các nhựa trao đổi anion. Các axit amin có chuỗi tích điện âm ở pH 7 (pH của nước) là glutamate và aspartate. Các hạt có điện tích âm được gọi là nhựa trao đổi cation, các protein tích điện dương sẽ bị thu hút. Các axit amin có các chuỗi bên tích cực ở pH 7 là lysine, histidine và asparagine.
Điểm đẳng điện là độ pH tại đó một hợp chất – trong trường hợp này một protein – không có phí ròng. điểm PI đẳng điện của protein hoặc có thể được xác định bằng cách sử dụng pKa của chuỗi bên, nếu amin (chuỗi dương tính) có thể hủy bỏ ra carboxyl chuỗi giá trị (tiêu cực), protein sẽ có mặt tại IP của nó. Sử dụng bộ đệm thay vì nước cho protein que không có một lần sạc ở pH 7, là một ý tưởng tốt vì nó cho phép các thao tác của pH thay đổi tương tác ion giữa protein và các hạt . Yếu chuỗi bên cơ bản hoặc axit (chẳng hạn như trong leucine, prolin, alanin, valin, glycin … vv) có thể có một khoản phí nếu độ pH là đủ cao để deprotonate nhóm amin. Sự tách biệt có thể đạt được dựa trên điểm đẳng điện tự nhiên của protein. Ngoài ra thẻ peptide có thể được thêm gen cho protein để cung cấp cho các protein một điểm đẳng điện ra khỏi hầu hết các protein tự nhiên (ví dụ, 6 arginines để gắn kết với nhựa cation trao đổi hoặc 6 glutamat cho gắn vào một loại nhựa anion trao đổi như DEAE -Sepharose).
Xoá bằng cách gia tăng cường độ ion trong pha động là tinh tế hơn. Nó hoạt động vì các ion từ pha động tương tác với các ion cố định trên pha tĩnh, Như vậy “che chắn” giai đoạn tĩnh từ protein, và để cho rửa giải protein.
Sự rửa trôi từ các cột trao đổi ion có thể nhạy cảm với những thay đổi của tập trung tập trung. sắc ký trao đổi ion là cũng hữu ích trong sự cô lập của hội protein multimeric cụ Cho phép thanh lọc phức cụ Cả Theo số lượng và vị trí của các thẻ peptide tính phí.
Hiệu ứng Gibbs-Donnan
Trong sắc ký trao đổi ion, các nhãn hiệu Gibbs-Donnan được quan sát thấy khi pH của bộ đệm và các thiết bị trao đổi ion áp dụng khác nhau, thậm chí lên đến một đơn vị pH. Ví dụ, trong cột anion-trao đổi, trao đổi ion là proton bãi bỏ pH của bộ đệm khác gần cột là cao hơn so với phần còn lại của dung môi. Kết quả là, một người thử nghiệm phải chắc chắn rằng các protein (s) quan tâm là ổn định và tính đúng trong độ pH “thực tế”.
Hiệu ứng này xuất phát từ hai hạt tích điện tương tự, một từ nhựa và một từ dung dịch, không phân bố đúng giữa hai bên; Có một sự lựa chọn có chọn lọc của một ion khác . Ví dụ, trong nhựa polystyrene sulfo hóa, các nhựa trao đổi cation, ion clo của bộ đệm axit hydrochloric should not cân bằng vào nhựa. Tuy nhiên, do nồng độ axit sulfuric trong nhựa cao, hydro của HCl không có xu hướng đi vào cột. Điều này, kết hợp với sự cần thiết về điện dương, dẫn đến một lượng hydro và chlorine tối thiểu xâm nhập vào nhựa