层析分离纯化技术
药物分离纯化技术
药物分离纯化技术
药物分离纯化技术是指将混合物中的目标药物分离出来，并进行纯化的过程。
常用的药物分离纯化技术包括以下几种：
1. 薄层色谱（TLC）：将混合物样品沿着薄层分离材料上均匀涂敷，然后用溶剂在材料上上升，通过不同药物的分区系数和吸附作用，将药物分离出来。
2. 柱层析：将混合物样品加入到柱层析柱中，利用不同药物在固定相和流动相间的分配系数和吸附作用，使药物在柱中分离。
3. 溶剂萃取：利用不同药物在不同溶剂中的溶解度差异，通过多次萃取步骤将目标药物从混合物中分离出来。
4. 结晶分离：选择适当的溶剂和结晶条件，将目标药物从混合物中结晶出来，然后通过过滤或离心分离固体药物。
5. 膜分离技术：利用膜的分子筛选性能，通过溶质在膜上的迁移速率差异将药物分离出来。
6. 超滤技术：通过膜的筛选作用，去除混合物中的大分子物质，将目标药物分离出来。
7. 蒸馏技术：利用混合物中不同成分的沸点差异，将目标药物通过升温、蒸发然后冷凝的方式分离出来。
以上只是一些常见的药物分离纯化技术，具体应根据不同药物的特性和需求选择合适的方法。
层析分离纯化技术
-SO3-
离子交换层析
离子交换层析原理——蛋白质滴定曲线
+
stability range denaturation
与阳离子交换
蛋 白
介质结合
质
pI
净 电
2
荷
与阴离子交换 10 pH
介质结合
stability range
- denaturation
离子交换层析原理
离子交换层析
Products:
原理与操作
层析技术
• Ion Exchange (IEX)－离子交换 –电荷 – 可用于 层析的任何步骤，根据纯度要求，包括粗纯捕获、中间纯化和 最后的精细纯化
• Size Exclusion (SEC)－分子筛（或凝胶过滤） –分子大小 – 用于中间纯化、脱盐和缓冲液交换、最后精细纯化
• Affinity (AC)－亲和 –生物相互作用 – 用于复杂样品的最早捕获或中间纯化
50um
Macro-Prep high S Macro-Prep CM
Macro-Prep 25 Q Macro-Prep 25 DEAE Macro-Prep 25 S
25um
UNOsphere Q 120um UNOsphere S 80um
离子交换层析
UNOsphere Q/S性能参数
• 更高的选择性和分辨率 • 10% 穿透载量:
+
++
+
+ +
+
+
+ +
+
++
++
Regeneration
9种层析分离纯化方法详解
9种层析分离纯化方法详解层析法是利用不同物质理化性质的差异而建立起来的技术。
所有的层析系统都由两个相组成：一是固定相，它或者是固体物质或者是固定于固体物质上的成分；另一是流动相，即可以流动的物质，如水和各种溶媒。
当待分离的混合物随溶媒（流动相）通过固定相时，由于各组份的理化性质存在差异，与两相发生相互作用（吸附、溶解、结合等）的能力不同，在两相中的分配（含量对比）不同，而且随溶媒向前移动，各组份不断地在两相中进行再分配。
与固定相相互作用力越弱的组份，随流动相移动时受到的阻滞作用小，向前移动的速度快。
反之，与固定相相互作用越强的组份，向前移动速度越慢。
分部收集流出液，可得到样品中所含的各单一组份，从而达到将各组份分离的目的。
按层析原理可将层析分为以下9种：1、亲和层析利用待分离物质和它的特异性配体间具有特异的亲和力，从而达到分离的目的。
将可亲和的一对分子中的一方以共价键形式与不溶性载体相连作为固定相吸附剂，当含混合组分的样品通过此固定相时，只有和固定相分子有特异亲和力的物质，才能被固定相吸附结合，性无关组分随流动相流出。
改变流动相组分，可将结合的亲和物洗脱下来。
亲和层析中所用的载体称为基质，与基质共价连接的化合物称配基。
具有专一亲和力的生物分子对主要有：抗原与抗体，DNA与互补DNA或RNA，酶与底物、激素与受体、维生素与特异结合蛋白、糖蛋白与植物凝集素等。
亲和层析可用于纯化生物大分子、稀释液的浓缩、不稳定蛋白质的贮藏、分离核酸等。
亲和层析纯化的分离原理特点：亲和层析具有高选择性、高纯度、快速、浓缩等特点，在重组蛋白的分离中多作为第一步的粗纯，实现对绝大部分杂质蛋白的去除。
2、离子交换层析采用具有离子交换性能的物质作固定相，利用它与流动相中的离子能进行可逆交换的性质来分离离子型化合物的方法。
主要用于分离氨基酸、多肽及蛋白质，也可用于分离核酸、核苷酸及其他带电荷的生物分子。
不同蛋白质的等电点（pI，isoelectric point）特性，使在不同pH缓冲液条件下所带正/负净电荷不同，选择不同的离子交换柱实现分离。
药物分离与纯化技术
药物分离与纯化技术
药物分离与纯化技术是制药工业中的一项重要技术，用于从复杂的混合物中分离出目标药物，并进一步提纯得到纯净的药物物质。
以下是一些常用的药物分离与纯化技术：
1. 萃取：利用溶剂选择性地从混合物中提取目标药物。
常用的溶剂有水、有机溶剂和液体萃取剂等。
2. 结晶：通过控制温度和溶剂浓度，使目标药物从溶液中结晶出来。
结晶可以得到纯度较高的药物晶体。
3. 洗脱层析：利用不同物质在固体表面的吸附特性，将混合物中的成分逐个洗脱分离。
常用的洗脱层析方法有凝胶层析、离子交换层析和亲和层析等。
4. 薄层层析：将混合物在薄层介质上进行分离，通过不同成分的迁移率差异实现分离。
常用的薄层介质有硅胶和氧化铝等。
5. 气相色谱：将混合物通过气相色谱柱，根据成分在固定相和移动相间的分配系数差异进行分离。
气相色谱常用于分析药物的化学结构和纯度。
6. 液相色谱：根据成分在固定相和移动相间的分配系数差异进行分离。
常用的液相色谱有高效液相色谱（HPLC）、反相液相色谱和离子对色谱等。
7. 脱色：通过活性炭吸附、凝胶吸附或化学反应等方法去除药物中的颜色杂质。
这些技术可以单独应用，也可以结合使用，根据药物的特性和分离纯化目标进行选择。
通过药物分离与纯化技术，可以得到高纯度的药物物质，提高药物质量和疗效，并确保药物的安全性和稳定性。
生物制药中的分离纯化技术
生物制药中的分离纯化技术生物制药是一种通过生物学过程生产的药物，利用微生物、植物和动物等生物系统生产出的生物制剂，在临床治疗中具有极高的价值。
但是，由于不同来源的生物制剂中含有大量的复杂成分，如蛋白质、核酸、多糖等，在生产的过程中需要通过分离纯化技术来提取所需的成分，从而达到纯化和提纯的目的。
一、生物制药的分离纯化技术概述生物制药的分离纯化技术是指通过化学、物理等方法对发酵产生的混合物进行处理，将所需的成分分离和纯化。
分离纯化技术主要包括：1. 溶液层析技术溶液层析是一种通过分子结构、大小、电荷等特性，通过静态或动态的方式，利用吸附剂将混合物中的不同化合物分离开的技术。
溶液层析广泛应用于蛋白质、核酸等大分子生物制品的分离和纯化中。
2. 凝胶过滤技术凝胶过滤是一种利用孔径大小分离分子的技术。
通过将混合物在凝胶柱中进行过滤，大分子会被阻挡在凝胶柱表面，而小分子则可以通过凝胶柱被洗脱。
凝胶过滤主要应用于分离纯化大分子的蛋白质、多肽和核酸等。
3. 离子交换层析技术离子交换层析是一种利用有机或无机离子交换体作为固定相，通过可控制的盐度梯度和pH值来分离混合物的不同成分的技术。
离子交换层析广泛应用于蛋白质、核酸等带电性物质的分离和纯化中。
4. 亲合层析技术亲合层析是一种通过将特定物质负载在固定相上，与混合物中的目标分子发生特异性结合，分离纯化目标分子的技术。
亲合层析一般应用于蛋白质、核酸等生物大分子结构的分离和纯化中。
以上四种分离纯化技术，在生物制药的分离纯化过程中经常使用。
不同的技术适用于不同的生物制品，生产过程会考虑到最终产品的纯度、产量以及经济成本等方面。
二、现代生物制药分离纯化技术的进展当前，随着现代生物技术的发展，生物制药的分离纯化技术也得到了不断的进步和完善。
新的技术和方法不断涌现，不仅可以提高生产效率，而且还可以提高产品的纯度和质量，降低产品的成本。
以下是一些新技术的介绍。
1. 前体蛋白纳米管系统前体蛋白纳米管系统是利用基因工程技术，将生物分子直接吸附在纳米管表面，从而实现分离的目的。
生物学中的分离和纯化技术
生物学中的分离和纯化技术生物学是一门十分综合的学科，它囊括了生物在不同细胞和组织层次的多种结构和功能。
要研究具体的生物物质，必须进行分离和纯化，这是生物学研究中不可或缺的技术。
本文将对分离和纯化技术在生物学中的应用进行介绍和探讨。
一、离心分离技术离心分离技术是一种基于不同颗粒物质重量或密度差异的分离技术。
这种技术通常用于分离细胞和组织等样本中的细胞器、膜组分和其他分子。
例如，离心分离可以分离细胞中的线粒体、叶绿体和内质网等细胞器。
这种技术的原理是将细胞样本在离心机中离心，通过重力分离使得不同颗粒物质在不同的区域沉淀，从而实现分离。
二、电泳技术电泳技术是一种基于分子电荷和大小差异的分离技术。
这种技术通常用于分离和鉴定蛋白质和核酸等生物大分子。
例如，聚丙烯酰胺凝胶电泳可以将蛋白质按照分子大小和电荷进行分离。
这种技术的原理是将样本经过电泳，电荷带正的物质向负极移动，电荷带负的物质向正极移动，从而实现分离。
三、层析技术层析技术是一种基于分子相互作用的分离技术。
这种技术通常用于分离和纯化蛋白质、核酸等生物分子。
例如，离子交换层析可以将带电荷的分子与带相反电荷的分离柱上的离子进行竞争结合，从而实现分离。
这种技术的原理是将样品通过某些介质（如凝胶、树脂、硅胶等）让目标分子和其他分子之间相互作用，利用吸附性、离子交换、大小排异等原理进行分离和纯化。
四、亲和层析技术亲和层析技术是一种基于生物分子间特异性结合作用的分离技术。
这种技术通常用于分离和纯化某些具有特殊亲和力的生物分子，如酶、抗体、蛋白质、DNA等。
例如，亲和层析可以利用对应亲和物质如互补的DNA序列、配体、抗体来捕获目标分子。
这种技术的原理是利用生物分子之间特定的化学反应结合，在某些介质上捕获目标分子，从而实现分离和纯化。
五、过滤技术过滤技术是一种基于分子大小的分离技术。
这种技术通常用于分离和纯化蛋白质和其他生物分子。
例如，凝胶过滤可以根据分子大小筛选分子，大分子无法进入凝胶孔径而被过滤，从而实现分离。
分离纯化的意义
分离纯化的意义分离纯化是一种常用的生物化学技术，它的主要目的是将复杂的混合物中的目标物分离出来，并通过一系列的纯化步骤，获得高度纯净的目标物。
本文将从分离纯化的定义、原理、方法和应用等方面进行介绍。
一、定义分离纯化是指将混合物中的目标物通过物理或化学手段分离出来，并通过一系列纯化步骤去除杂质，最终获得纯净的目标物的过程。
分离纯化技术在现代生物科学研究和工业生产中得到广泛应用，是生物化学、分子生物学、药物研发等领域中不可或缺的一环。
二、原理分离纯化的原理是基于目标物与杂质在物理或化学性质上的差异进行分离。
常见的分离纯化方法有：凝胶层析、离子交换层析、亲和层析、气相色谱、高效液相色谱、电泳等。
三、方法1.凝胶层析凝胶层析是指利用凝胶的孔隙大小、形状和表面性质对混合物中的分子进行分离的技术。
凝胶层析可以分为大小分离和亲和分离两种方式。
2.离子交换层析离子交换层析是利用离子交换树脂的离子交换作用对混合物进行分离的技术。
离子交换层析可以分为阳离子交换和阴离子交换两种方式。
3.亲和层析亲和层析是利用亲和剂与目标分子之间的特异性结合力进行分离的技术。
亲和层析可以分为亲和层析和免疫亲和层析两种方式。
4.气相色谱气相色谱是将混合物中的化合物通过气相色谱柱进行分离的技术。
气相色谱可以分为气体-固体色谱和气体-液体色谱两种方式。
5.高效液相色谱高效液相色谱是将混合物中的化合物通过高效液相色谱柱进行分离的技术。
高效液相色谱可以分为反相色谱、离子交换色谱、凝胶渗透色谱和亲和色谱等多种方式。
6.电泳电泳是利用电场对混合物中的带电粒子进行分离的技术。
电泳可以分为凝胶电泳和毛细管电泳两种方式。
四、应用分离纯化技术在生物科学研究和工业生产中有着广泛的应用。
在药物研发中，分离纯化技术可以帮助研究人员获得高度纯净的药物物质，并检测其纯度和效力。
在蛋白质研究中，分离纯化技术可以帮助研究人员获得特定的蛋白质，并进行结构和功能研究。
在生命科学研究中，分离纯化技术可以帮助研究人员获得特定的分子，并开展相关的研究。
离子交换层析纯化蛋白质的原理
离子交换层析纯化蛋白质的原理离子交换层析是一种重要的蛋白质分离纯化技术。
其原理是利用离子交换树脂库中树脂的静电荷性吸附靶分子，通过调节合适的洗脱条件使目标蛋白质逐步从树脂上溶解剂洗脱，最终获得高纯度的目标蛋白质。
离子交换层析基于了离子之间相互作用的原理。
树脂表面带有离子团，使得树脂能够吸附离子性化合物。
离子性化合物在电解质溶液中通常呈现出离子化的形式，离子化能力与化合物本身的酸碱性及离子外壳多少有关。
不同的离子性化合物在电解质水溶液中，因其不同的离子半径和电荷量而表现出不同的离子吸附效应，因此可通过调节离子交换树脂的固有电荷性质，控制所吸附蛋白质的亲和力。
一般来说，离子交换树脂会分为两种：阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
阳离子交换树脂通常带有负电荷，用于吸附正电荷的蛋白质，如赖氨酸、精氨酸等。
阴离子交换树脂带有正电荷，用于吸附负电荷的蛋白质，如天冬酰胺酸、谷氨酸等。
蛋白质在交换树脂上的吸附与蛋白质表面的极性、电荷以及交换树脂的化学性质有关。
在离子交换层析中，吸附规律通常分为两种类型：强吸附和弱吸附。
强吸附是指交换树脂与目标蛋白质之间的非常紧密的结合，需要用高盐度、酸性或碱性的溶液才能使其从树脂上溶解剂洗脱。
相反，弱吸附是指交换树脂与目标蛋白质较松散的结合，可通过一些较弱溶剂去除目标蛋白质。
离子交换层析的优点在于具有高纯度和针对性、操作简便等特点，适用于表达量较高的蛋白质分离。
然而，由于蛋白质的结构多样性和多样化，交换树脂吸附效应的不确定性，以及强洗脱所带来的影响，都可能导致影响纯度和可行性的问题。
因此，在离子交换层析前，必须对样品的基本性质进行详细的研究和解析，以确定适当的实验条件，并实现当代生物技术领域的进一步深化。
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纯化
GST MicroSpin™ Purification Module, GSTrap™, Glutathione Sepharose™ Fast Flow His MicroSpin Purification Module HisTrap™, HiTrap™ Chelating, Chelating Sepharose Fast Flow IgG Sepharose 6 Fast Flow IgG Sepharose 6 Fast Flow
10 - 12 mg 50 - 60 mg 8 mg / ml 10 -12 mg / ml
立即可用, 预装柱 立即可用, 预装柱 可自行装柱 可自行装柱，使用层析系统快速纯化， 适合放大
5
GST MicroSpin™ Purification Module
适合蛋白质扩增系统筛选和优化， 适合蛋白质扩增系统筛选和优化，小规模纯化
15
His MicroSpin™ 纯化模组
适合蛋白质扩增系统的筛选和优化， 适合蛋白质扩增系统的筛选和优化，小规模纯化
• 立即可用 50 预装柱连缓冲液 立即可用, 和试剂 • 每柱可纯化达 100 µg, 体积达 400 µl 样品
16
HisTrap™ Kit
快速， 快速，重复性好和容易使用
• 每根 HiTrap™ Chelating 金属螯合柱 可在少於 25 分钟中纯化 12 mg 融合蛋 白 • 包含所需浓缩缓冲液和工具
• 使用针筒，蠕动泵，或者 ÄKTA™ 使用针筒，蠕动泵， 系统 • 添加剂兼容
17
HiTrap™ Chelating
准备柱子 用 H2O 洗 加 NiSO4 再用 H2O 洗 用洗脱缓冲液 洗脱融合蛋白
用平衡缓冲液平衡柱子
加样 用平衡缓冲液冲洗 柱子
3 min
3 min
5-15 min
2 min
MAbTrap™ GII (HiTrap Protein G column (1 ml), 工具, 浓缩缓冲液) HiTrap IgY HiTrap IgM
立即可用的 HiTrap 柱
24
其他融合 或 非融合蛋白的纯化 (3/3)
应用： 应用：基团特异填料
白蛋百, 多种核酸依赖酶, 凝血因子, DNA 结合蛋白, α2-巨球蛋白 外露氨基酸: His (Cys, Trp) 的蛋白和多肽 e.g. α2-巨球蛋白和干扰素 生物素和含生物素物质 凝血因子, 脂蛋白酶， 胆固醇受体, 激素, DNA结合蛋白, 干扰素,蛋白质合成因子 活化好的亲和柱自行挂上配基 偶连一级氨基
适合自行装柱和放大
• 每毫升填料可纯化高达 12 mg 融合蛋白 • 装在 XK 空柱中和 ÄKTA™ 平台纯化系统 连接使用 • 高流速 • 兼容添加剂
20
检测 (His)6 融合蛋白
检测方法
ELISA 测定＋标记 IgG 功能测定
注意
高特异性，只检测 (His)6 融合蛋白 可有效评估纯化出来的 (His)6 融合蛋白是否具备 活性 不一定能买到 可能需要自行设计和优化
10
GST 融合蛋白的检测
检测方法
GST 96 孔板 ELISA 检测试剂盒
注意
适合筛选表达系统和层析组份 当表达蛋白的含量不明或需要高灵敏度 时特别有用
GST 酶测定检测模组 功能测定
快速测定；适合筛选用途 可以有效评估纯化出来的 GST 融合蛋白 的活性，但可能需要自行设计和优化
11
GST融合蛋白的检测 融合蛋白的检测
重组蛋白
14
任何规模纯化都比较简单
预装柱/填料 预装柱 填料
His MicroSpin™ Purification Module
一次可纯化 融合蛋白的量
〈 100 µg
注意
立即可用, 预装柱, 缓冲液和试剂 和 MicroPlex™ 24 Vacuum 结合使用可以大大增加处理量 (一次处理〈 48 样品)
0.0 5.0 10.0 15.0 Flo w through W ash Eluted pool 0.0 A 405
0.50 0.40 0.30 0.20 0.10
20.0
Volume (ml)
加样
结合液
洗脱液
结合液
19
SDS PAGE
Chelating Sepharose™ Fast Flow
26
其他融合 或 非融合蛋白的检测
SDS-PAGE 免疫印迹 MS Native PAGE IEF MS 生物活性 N-端测序 端测序 分子大小 蛋白质酶切
Wash 2.7 mg pure GST fusion protein
SDS PAGE analysis
1: 2: 3: 低分子量标记 (LMW) Calibration kit, 还原, Amersham Pharmacia Biotech 胞浆萃取液, 1 g /10 ml 洗脱GST 融合蛋白
7
GSTrap™
结合缓冲液平衡 加样后用结合缓冲液冲洗 用洗脱缓冲液洗脱
3 min
5-15 min
2 min
废液
收集
收集组份
8
GSTrap™
柱: 样品: 样品 结合缓冲液: 结合缓冲液 洗脱缓冲液 流速: 流速 层析 步骤: 步骤 系统: 系统 A 280 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 5.0 5.0 10.0 10.0 15.0 15.0 20.0 20.0 ml min
应用
抗体分离 所有来源的 IgG，其亚族，和片断 HiTrap Protein A 和 HiTrap rProtein A
预装柱
包括人源IgG3 ，小鼠 IgG1和大鼠 IgG 的 IgG，其亚族，和片断
HiTrap Protein G
腹水，血请，体液，和细胞培养液的 单克隆和多克隆 IgG 鸡蛋请的 IgY 单克隆和人源 IgM
预装柱
HiTrap Blue
HiTrap Chelating
HiTrap Streptavidin HiTrap Heparin
HiTrap NHS-activated
立即可用的 HiTrap 柱
25
其他融合 或 非融合蛋白的纯化
制作一支特异亲和纯化柱
• 准备配基 (e.g. 抗体 抗体) • 准备柱子 (e.g. NHS-activated HiTrap™) 现成方法 • 优化结合和洗脱条件 • 使用针筒，蠕动泵，或者 ÄKTA™ 系统操作的 使用针筒，蠕动泵， HiTrap 小柱
A 280 0.5 0.60 0.70 1.0
kDa 94.0 67.0 43.0 20.1 14,4
1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8:
1 2 3 4 5 6 7 8
低分子量标记 (LMW) 样品稀释 1:20 穿透稀释 1:10 冲洗液 洗脱 GST-(His)6,稀释 1:20 洗脱 GST-(His)6,稀释 1:10 GST 标准品, 0.5 mg/ml LMW
层析分离纯化技术
2001.11.28 Shanghai Pudong
1
蛋白质纯化策略
简单纯化
一步 亲和层析 90 - 97 % 纯度
融合蛋白质
更高纯度
多步纯化
粗提 中度纯化 精细纯化 表达
三步纯化策略
非融合蛋白质
2
简易纯化选择
载体和标记
pGEX 谷胱甘肽 S-转移酶 PQE 6 x 组氨酸 pET 6 x组氨酸 pEZZ 18 (非诱导性表达) 蛋白 A 的 IgG 结合区 pRIT2T (利用温度改变诱导) 蛋白 A 的 IgG 结合区
SDS-PAGE ＋Coomassie™ 考马氏染色或银染
提供分子量大小和 % 纯度讯息. 可检测融合蛋白和污染物.
22
其他融合 或 非融合蛋白的纯化 (1/3)
• 如果有对应配基，使用亲和层析 如果有对应配基， − 一步纯化 − 高灵敏度 − 高载量
23
其他融合 或 非融合蛋白的纯化 (2/3)
• 立即可用 50 预装柱含缓冲 立即可用, 液和所需试剂 • 可纯化每柱 400 µg, 体积达 400 µl 样品
6
GSTrap™ 柱
适合快速和重复性高的要求
• 20 分钟内 • 每 1 ml 柱 12 mg 或 每 5 ml 柱 60 mg • 使用针筒，蠕动泵，或者 ÄKTA™ 系统 使用针筒，蠕动泵， • 添加剂兼容
检测方法
使用抗-GST 抗体和 ECL™ 检测系统的 免疫印迹法
注意
高度特异, 只检测 GST 融合蛋白 使用适当浓度的二级HRP标记抗体可以 使背景大大减低，甚至去掉 ECL 检测系统提高免疫印迹的检测能力 ECL 提供大部分重组表达应用所需的灵敏 度 需要更高灵敏度时使用 ECL Plus.
SDS-PAGE ＋Coomassie™ 考马氏染色或银染
HiTrap™ Chelating 1 ml HisTrap™ Kit
〈 12 mg 〈 12 mg/柱
立即可用, 预装柱 含预装柱和足够 12 纯化的缓冲液
HiTrap Chelating 5 ml Chelating Sepharose™ Fast Flow
〈 60 mg 〈 12 mg/ml
立即可用, 预装柱 自行装填到空柱和放大用
Elution buffer
kD
94 67 43 30
80 60 40 20 0
20.1 14.4
1
2
3
Glutathione Sepharose™ Fast Flow
适合装填在高效层析柱中和层析系统结合使用， 适合装填在高效层析柱中和层析系统结合使用， 并用作放大
• 每毫升填料可以纯化 12 mg 融合蛋白 • 装在 XK 空柱中和 ÄKTA™ 平台纯化 系统连接使用 • 高流速 • 兼容尿素，盐酸胍等 兼容尿素，