Abstract
血紅素(hemoglobin)是目前用為攜氧性替代血液 (oxygen-carryingblood substitute)的主要原料，不過某些汙染物質譬如磷脂質(phospho- lipid) 及酵素若殘存於其中，則會對人體產生相當大的負作用。在本篇論文中， 主要目的希望發展一種有效的純化流程來萃取高純度的血紅素溶液。在第二章裡，觀察測量血紅素在兩水相系統(aqueous2-phase system)中的分佈行為，在不同聚乙二醇分子量、酸鹼度或第二種聚乙二醇及鹽類添加時，所產生的不同變化，經由這些結果設計一組基於兩水相系統的純化流程。數種鹽類包括NaCl、KCl、Na2SO4、MgSO4和KSCN在聚乙二醇/磷酸鹽系也被測試，藉以了解不同種鹽類對血紅素分佈行為的影響。離子的離子促變值(lyotropic no.)，或在霍夫麥斯特氏序列(Hofmeister series)中的位置，可以定性及定量的預測這些陰離子在兩水相系統的分佈關係。本章最後部份決定兩水相萃取為主的兩步驟流程，第一步使用分子量1000的聚乙二醇與酸鹼度為 9 的磷酸鹽混合的系統，用於除去紅血球細胞膜碎片(cell debris)；第二步將前步驟的上相取出，添加少量分子量4000的聚乙二醇及大量磷酸鹽，並調整酸鹼值到 7，來進一步純化血紅素溶液。在第三章中，主要發展一組類神經網路系統(neural network)，來預測模擬聚乙二醇/磷酸鹽兩水相系統的相平衡資料。部份聚乙二醇系統首先拿來做為訓練樣本(training pattern)，在系統學習過程(learning process)中修正系統內的參數，來預測其他的聚乙二醇系統。本章建立的類神經網路系統，顯示足以預測從聚乙二醇分子量400至20000中，任一分子量的兩水相系統的相平衡資料。在第四章裡，一套純化流程被發展來處理由醫院或屠宰場得到的廢血及動物血。 這套流程包括五個步驟：微過濾(micro- filtration)、超音波均質(sonication)、萃取(extraction)、反萃 (stripping)及超過濾(ultrafiltration)。本章中並建立數學模式來模擬各單元的操作情況，以便能更有效的達到的要求目標，及選擇較佳的操作變因。最後，純化後的血紅素溶液(SFHb)的性質亦被評估。純化後的血紅素仍保有足夠的攜氧能力，做為替代血液。經高效液體層析儀(HPLC)及等電點電泳的分析，磷脂質及其他蛋白質只有極少量殘存於血紅素溶液內。結果顯示，本套流程的產率可達 80%，蛋白質純化效果並優於其他三種純化方法(高速離心、DEAE-吸附及氯仿萃取法)。兩水相的特性及優點，亦有潛力成為將來從發酵液中純化重組血紅素(recombinant Hb)之用。