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Selective Separation of Highly Similar Proteins on Ionic Liquid-Loaded Mesoporous TiO2

离子液体 化学 介孔材料 溶菌酶 吸附 分离过程 离子强度 色谱法 化学工程 水溶液 有机化学 催化作用 生物化学 工程类
作者
Yihui Dong,Aatto Laaksonen,Mian Gong,Rong An,Xiaoyan Ji
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:38 (10): 3202-3211 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.1c03277
摘要

Separating proteins from their mixtures is an important process in a great variety of applications, but it faces difficult challenges as soon as the proteins are simultaneously of similar sizes and carry comparable net charges. To develop both efficient and sustainable strategies for the selective separation of similar proteins and to understand the underlying molecular mechanisms to enable the separation are crucial. In this work, we propose a novel strategy where the cholinium-based amino acid [Cho][Pro] ionic liquid (IL) is used as the trace additive and loaded physically on a mesoporous TiO2 surface for separating two similar proteins (lysozyme and cytochrome c). The observed selective adsorption behavior is explained by the hydration properties of the [Cho][Pro] loaded on the TiO2 surface and their partially dissociated ions under different pH conditions. As the pH is increased from 5.0 to 9.8, the degree of hydration of IL ions also increases, gradually weakening the interaction strength of the proteins with the substrates, more for lysozymes, leading to their effective separation. These findings were further used to guide the detection of the retention behavior of a binary mixture of proteins in high-performance liquid chromatography, where the introduction of ILs did effectively separate the two similar proteins. Our results should further stimulate the use of ILs in the separation of proteins with a high degree of mutual similarity.
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