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非對稱場流分離系統(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、環境污染物等領域的分離與表征。以下是對其原理、優勢以及應用領域的詳細探討。
一、原理
非對稱場流分離系統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，從而實現對樣品的分離。在分離過程中，樣品流經扁平通道，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壓力相對較低，相比傳統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能夠實現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方法分離的樣品。
靈活性：AF4的分離條件可調節，通過控制不同的交叉流速、緩沖液等參數，可以實現對不同樣品的優化分離。
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、多糖、核酸等。它可以用于測定蛋白質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境之間的相互作用。此外，AF4還可以與電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)等技術聯用，提供納米粒子的分離、檢測和成分分析的能力。
環境污染物分析：在環境分析中，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，為環境保護提供有力支持。
藥物研發：在藥物研發領域，AF4可用于評估藥物輸送系統中納米粒子載體與生物大分子之間的相互作用情況。這有助于優化藥物輸送系統的設計和性能，提高藥物的療效和安全性。
綜上所述，非對稱場流分離系統以其原理、顯著的優勢以及廣泛的應用領域，在科研和工業領域發揮著重要作用。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出其價值和潛力。
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