蛋白质分离纯化技术是现代生物技术药物制造工艺的核心，是决定产品安全、效力、收率和成本的技术基础。蛋白质在组织或细胞中一般都是以复杂的混合物形式存在，每种类型的细胞都含有成千种不同的蛋白质，因此分离和提纯工作是一项艰巨而繁重的任务。到目前为止，还没有一个单独的或一套现成的方法能把任何一种蛋白质从复杂的混合物中提取出来，但对任何一种蛋白质都有可能选择一种或多种适宜的分离提纯程序来获取高纯度的制品。能从成千上万种蛋白质混合物中纯化出一种蛋白质的原因，是因为不同的蛋白质在它们的许多物理、化学和生物学性质存在着差异，这些性质是由于蛋白质的氨基酸序列和数目不同造成的，连接在多肽主链上氨基酸残基可能是荷正电的、荷负电的、极性的或非极性的、亲水的或疏水的，此外多肽可折叠成非常确定的二级结构（α螺旋、β折叠和各种转角）、三级结构和四级结构，形成独特的大小、形状和残基在蛋白质表面的分布状况，利用待分离的蛋白质与其他蛋白质之间存在性质的差异，即能设计出一组合理的分级分离步骤。

蛋白质分离纯化的总目标是设法增加制品纯度或比活性，对纯化的要求是以合理的效率、速度、收率和纯度，将需要的蛋白质从细胞的全部其他成分特别是不想要的杂蛋白中分离出来，同时仍保留有这种多肽的生物学活性和化学完整性。蛋白纯化一般分为三个阶段：目的蛋白的捕获初步纯化、中度纯化和精细纯化。捕获阶段主要目的是将目的蛋白和其他细胞成分如DNA、RNA等分开，由于此时样本体积大、成分杂，要求所用的树脂高容量、高流速、颗粒大、粒径分布宽，可耐受高强度的清洗和消毒的介质，并可以迅速将蛋白与污染物分开，防止目的蛋白被降解；中度纯化阶段主要目的是去除大量杂蛋白，对目的蛋白进行纯化和浓缩，要求选择方法交换容量大，具有较高分辨率；精细纯化主要目标是去除任何残留杂质或密切相关的物质使样品达到纯净。每一步的分离纯化都需要由三个重要参数来衡量制备分离的效果，即产物的纯度、收率和通量，这些参数彼此依赖，并尽可能要达到最优水平。

蛋白分离纯化过程中影响蛋白质稳定性的因素还有温度、pH、离子强度、表面吸附、振摇、剪切力、某些添加剂、冻融、蛋白浓度、压力等，这些因素对折叠的影响有的是可逆的，有的是不可逆的，而且相互之间也有影响，在实际处理中应选择合适的条件，尽量避免不利因素的影响。一般蛋白纯化工艺设计时应考虑的若干条原则：首先操作条件要温和，纯化过程中应保持蛋白的生物活性，提高目标产物的回收率；其次根据样品特性，优化选择与组合各种纯化分离技术，选择的技术能够直接衔接，技术路线、工艺流程尽量简单化；再次应建立适宜的在线检测方法，对蛋白纯度、活性、相关杂质等进行有效监控。总之，分离纯化的最终目标是根据产品的质量标准要求，实现工艺简便，稳定性好，经济合理及安全性能好。常用的蛋白质纯化操作过程如图4-2所示。