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利用分析樣品和填料中導(dǎo)入的離子交換基團(tuán)之間的靜電相互作用的差異的分離模式。根據(jù)離子交換官能團(tuán)的電荷不同，可分為陰離子交換色譜和陽離子交換色譜。陰離子交換色譜用填料中，導(dǎo)入了陽離子性的叔氨基或季銨基等；陽離子交換色譜用填料中，導(dǎo)入了陰離子性的磺酸基或羧基等。蛋白的靜電性質(zhì)隨pH值的變化而發(fā)生變化。正負(fù)電荷正好平衡時(shí)，整體不帶電荷的固有pH值稱為等電點(diǎn)（表示為PI）。在更低pH值時(shí)，整體帶正電荷；更高pH值時(shí)，整體帶負(fù)電荷。
因此在陰離子交換色譜中，用pH值略高于（+0.5至+1.0）等電點(diǎn)的流動(dòng)相；在陽離子交換色譜中，用pH值略低于（-0.5至-1.0）等電點(diǎn)的流動(dòng)相作為分離條件優(yōu)化的初始起點(diǎn)。
與填料靜電結(jié)合的分析樣品一般使用鹽濃度梯度洗脫法進(jìn)行洗脫。增加流動(dòng)相的離子強(qiáng)度（鹽濃度）時(shí)，靜電相互作用會(huì)逐漸減弱。當(dāng)與離子交換基的靜電結(jié)合斷開時(shí)，分析樣品會(huì)在色譜柱內(nèi)移動(dòng)，如下圖。由于分析樣品不同，脫離填料時(shí)的鹽濃度也就不同。因此，樣品中等電點(diǎn)不同的組分就在不同時(shí)間被洗脫而分離開。由于蛋白的靜電性質(zhì)隨pH值的變化而變化，因此，也可以通過改變pH值進(jìn)行分離（稱為pH梯度洗脫法）。
離子交換色譜具有分辨率高、吸附量大（載量高）等特點(diǎn)。并且，通過調(diào)整梯度洗脫的梯度，可以輕松調(diào)控或優(yōu)化分離。
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