正在开发的许多最有前途的药物都是蛋白质，通常是抗体，可以帮助患者抵抗疾病。这些蛋白质必须在制造过程中进行纯化-这项任务可能很棘手，并导致成本高昂的浪费。

科学家们一直在努力直接测量包括固体和液体成分的材料中蛋白质的运动，即蛋白质扩散。他们还不同意使用离子交换色谱法(一种基于电荷的材料分离材料的实验室和制造方法)在材料表面的运动如何促进蛋白质运动。蛋白质可以爬进用于进行离子交换色谱的树脂珠孔中，并基于电荷结合在壁上。

现在，特拉华大学的一个工程师团队与制药公司Amgen的合作者表明，蛋白质转运到离子交换珠中的表面扩散取决于吸附亲和力-衡量两种材料之间的吸引力。通过利用这种关系，该团队开发了一种纯化单克隆抗体的程序，该单克隆抗体是一种介导免疫力的分子，其生产率比平时高43%。

该研究小组的结果已于3月发表在《美国国家科学院院刊》上。该论文的作者包括化学工程博士学位的Ohnmar Khanal;Vijesh Kumar，化学工程博士后;Fabrice Schlegel，Amgen的首席工程师;以及Allan P. Colburn化学工程教授Abraham Lenhoff。

卡纳尔说：“对于表面扩散的重要性，我们提出了一个非常有力的案例，我们使用多种方法通过一种可以立即实施的简单技术来证实其重要性。”

该团队使用了色谱，机理模型，共聚焦显微镜和小角度中子散射。后者在美国国家标准技术研究所的国家中子研究中心进行。

通过了解和利用离子交换色谱中的蛋白质表面扩散，研究人员可以在这项工作的基础上，开发出减少昂贵药品制造过程中浪费的方法。

Lenhoff说：“蛋白质的离子交换色谱是生物制药生产中绝对关键的操作。”

Kumar和Lenhoff现在正在由特拉华大学的国家生物制药创新研究所资助的另一个项目中，开发色谱的数学模型，这可以提供更有效的设计和开发制造工艺的方法。

研究人员还可以基于对蛋白质扩散的这种新的基本理解，并将其应用于其他问题。蛋白质在表面上的扩散也是人体内部的重要现象。大脑中淀粉样β的移动和原纤维形成与神经发生性疾病有关，例如，蛋白质表面扩散会影响生物传感器的性能。