非对称场流分离系统(AF4)是一种先进的分离技术，广泛应用于生物大分子、纳米材料、环境污染物等领域的分离与表征。以下是对其原理、优势以及应用领域的详细探讨。
一、原理
非对称场流分离系统的基本原理基于场流分离(FFF)技术，该技术于1966年由J. Calvin Giddings提出。AF4使用一个空心的、扁平的分离通道代替了传统的凝胶渗透色谱柱，同时在垂直于样品流的方向上施加一个分离力，从而实现对样品的分离。在分离过程中，样品流经扁平通道，并受到水平和垂直两个方向的流场作用。尺寸较小的分子受到垂直方向的作用力较小，而向扁平通道中心平移扩散；而尺寸较大的分子受到垂直方向的作用力较大，更靠近聚集壁。由于流体在扁平通道内越靠近中心流速越快，越靠近边缘流速越缓慢，因此尺寸较小的组分先被后端检测器检测到，而较大尺寸的组分随后被检测，从而达到分离的目的。
二、优势
无固定相：AF4没有固定相填料，因此具有非常强大的分离能力，尺寸和分子量的分离范围远远超过凝胶渗透色谱仪，非常适合超大分子量样品、超大体积样品的分离与分析。
低剪切或无剪切效应：由于无固定相且系统压力相对较低，相比传统SEC/GPC技术，AF4具备低剪切或无剪切效应，无需担心与填料间相互作用，从而避免了SEC/GPC存在的剪切与吸附填料的问题。
高分辨率：AF4能够实现对复杂样品的高分辨率分离，特别适用于生物大分子、纳米材料等难以用传统方法分离的样品。
灵活性：AF4的分离条件可调节，通过控制不同的交叉流速、缓冲液等参数，可以实现对不同样品的优化分离。
三、应用探索
生物大分子分离：AF4在生物大分子分离领域具有广泛应用，如蛋白质、多糖、核酸等。它可以用于测定蛋白质制剂中不同种类聚集物的尺寸和定量测定，还可以用于分离支链高分子，给出没有虚拟上升线的线性构象图，从而精确表征支链高分子。
纳米材料分离：AF4也是纳米材料分离的重要工具。它可以实现对纳米颗粒的高效选择性分离和测量，并了解它们与周围环境之间的相互作用。此外，AF4还可以与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等技术联用，提供纳米粒子的分离、检测和成分分析的能力。
环境污染物分析：在环境分析中，AF4可用于微塑料、有毒金属离子等污染物的检测与定量。其高灵敏度和高选择性使得AF4能够准确测量这些污染物的浓度和分布，为环境保护提供有力支持。
药物研发：在药物研发领域，AF4可用于评估药物输送系统中纳米粒子载体与生物大分子之间的相互作用情况。这有助于优化药物输送系统的设计和性能，提高药物的疗效和安全性。
综上所述，非对称场流分离系统以其原理、显著的优势以及广泛的应用领域，在科研和工业领域发挥着重要作用。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，AF4有望在更多领域展现出其价值和潜力。
