非對稱場流分離系統(tǒng)(AF4)是一種先進的分離技術，廣泛應用于生物大分子、納米材料、環(huán)境污染物等領域的分離與表征。以下是對其原理、優(yōu)勢以及應用領域的詳細探討。
一、原理
非對稱場流分離系統(tǒng)的基本原理基于場流分離(FFF)技術，該技術于1966年由J. Calvin Giddings提出。AF4使用一個空心的、扁平的分離通道代替了傳統(tǒng)的凝膠滲透色譜柱，同時在垂直于樣品流的方向上施加一個分離力，從而實現(xiàn)對樣品的分離。在分離過程中，樣品流經(jīng)扁平通道，并受到水平和垂直兩個方向的流場作用。尺寸較小的分子受到垂直方向的作用力較小，而向扁平通道中心平移擴散；而尺寸較大的分子受到垂直方向的作用力較大，更靠近聚集壁。由于流體在扁平通道內(nèi)越靠近中心流速越快，越靠近邊緣流速越緩慢，因此尺寸較小的組分先被后端檢測器檢測到，而較大尺寸的組分隨后被檢測，從而達到分離的目的。
二、優(yōu)勢
無固定相：AF4沒有固定相填料，因此具有非常強大的分離能力，尺寸和分子量的分離范圍遠遠超過凝膠滲透色譜儀，非常適合超大分子量樣品、超大體積樣品的分離與分析。
低剪切或無剪切效應：由于無固定相且系統(tǒng)壓力相對較低，相比傳統(tǒng)SEC/GPC技術，AF4具備低剪切或無剪切效應，無需擔心與填料間相互作用，從而避免了SEC/GPC存在的剪切與吸附填料的問題。
高分辨率：AF4能夠?qū)崿F(xiàn)對復雜樣品的高分辨率分離，特別適用于生物大分子、納米材料等難以用傳統(tǒng)方法分離的樣品。
靈活性：AF4的分離條件可調(diào)節(jié)，通過控制不同的交叉流速、緩沖液等參數(shù)，可以實現(xiàn)對不同樣品的優(yōu)化分離。
三、應用探索
生物大分子分離：AF4在生物大分子分離領域具有廣泛應用，如蛋白質(zhì)、多糖、核酸等。它可以用于測定蛋白質(zhì)制劑中不同種類聚集物的尺寸和定量測定，還可以用于分離支鏈高分子，給出沒有虛擬上升線的線性構(gòu)象圖，從而精確表征支鏈高分子。
納米材料分離：AF4也是納米材料分離的重要工具。它可以實現(xiàn)對納米顆粒的高效選擇性分離和測量，并了解它們與周圍環(huán)境之間的相互作用。此外，AF4還可以與電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)等技術聯(lián)用，提供納米粒子的分離、檢測和成分分析的能力。
環(huán)境污染物分析：在環(huán)境分析中，AF4可用于微塑料、有毒金屬離子等污染物的檢測與定量。其高靈敏度和高選擇性使得AF4能夠準確測量這些污染物的濃度和分布，為環(huán)境保護提供有力支持。
藥物研發(fā)：在藥物研發(fā)領域，AF4可用于評估藥物輸送系統(tǒng)中納米粒子載體與生物大分子之間的相互作用情況。這有助于優(yōu)化藥物輸送系統(tǒng)的設計和性能，提高藥物的療效和安全性。
綜上所述，非對稱場流分離系統(tǒng)以其原理、顯著的優(yōu)勢以及廣泛的應用領域，在科研和工業(yè)領域發(fā)揮著重要作用。隨著技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展，AF4有望在更多領域展現(xiàn)出其價值和潛力。
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