[科普中国]-场流分离

场流分离（Field flow fractionation—FFF）为适用于大分子、胶体和微粒的分离技术。

简介场流分离（Fieldflowfractionation—FFF）为适用于大分子、胶体和微粒的分离技术，使欲分离成分之流液流经上下平板构成扁平带状通道，并将一场垂直施加于通道。场将导致不同成分处在距下壁不同的位置上，移动速度因而不同，以达到分离的目的。 场流分离，可将“流”通过不对称场如电场，重力场，热场或半透膜。此技术于1966年首先由J. Calvin Giddings提出。1

原理该技术基本原理是大分子流过扁平通道，同时受到水平（channel flow）和垂直方向（cross flow）的流场作用；尺寸相对小的分子，受垂直方向的作用力较小，而向扁平通道中心平移扩散；而尺寸相对较大的分子，受垂直方向的作用力较大而更靠近聚集壁（accumulated wall）。从而在垂直方向形成尺寸（size）梯度。而流体在扁平通道内，越靠近中心，流速越快，而越靠近边缘，流速越均匀和越缓慢。因此，尺寸相对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。因无固定相，且系统压力相对较低，相比传统SEC/GPC技术，该技术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。

早期扁平通道上方开孔，称之为对称性场流；后来技术的变化，扁平通道上方密闭，仅下方开孔，称之为非对称性场流。

正常模式下，当尺寸远小于扁平通道高度时，分离模式分为两步：

第一，聚焦+进样模式（focus+inject）：流体对流，将样品推入指定区间：

当流体对流时，因为底部为超滤膜，溶剂分子可以渗透并排到废液；而样品分子无法渗透至膜下，而靠近膜的上表面-聚集壁（accumulated wall）；液体分子的渗透形成了垂直方向的流场，使得尺寸小的组分向垂直方向的中心平移扩散；而尺寸较大的组分更加靠近聚集壁，从而在垂直方向形成尺寸梯度。

第二，分离模式/淋洗模式（Elution）。分离模式中，流体从左侧inlet进入；从outlet流出。流体在流动过程中，一边保持水平流动，一边渗透至膜下排出至废液，形成了交叉的流程，从而实现分离的目的；

随着中空纤维管（hollow fiber，HF5）的出现，使得流场分离能力能在极低进样量微克级别实现分离和检测。整个中空纤维管体积仅90uL；其主要应用方式：

18角度光散射-场流分离技术：场流对样品分子，利用多角度光散射技术的绝对分子量测量技术以及尺寸测量技术表征蛋白，抗体，疫苗等信息。直接测定分子量，尺寸（分布）以及数密度等信息。

18角度动静态激光光散射-场流-ICP-MS联用技术：用于研究环境中雨水，河流，海洋中重金属污染问题。从大分子载体角度研究胶体-重金属偶联复合物。

场流分离方法电场流分离(electrical FFF) 仰赖垂直于分离（流动）方向上的电场，以间接分离流液。流液因带电成分荷质比不同，所受的电场作用力即不相同。当微粒所受的电力与扩散力达到平衡时，不同的微粒距离积聚壁有所不同，从而流速不同。粒子的漂移速度取决于其电泳淌度μ。

热场流分离(Thermal FFF) 如其名，此分离方法透过温度梯度来驱动物质。通道上壁被加热，与下壁的温差可达到凯式温标四万度之多。

分流薄层分离(SPLITT Fractionation)

分流薄层分离为场流分离中特别的一个分支。此方法借由将样品由其中一入口注入分流薄层分离槽，而另一入口以较大流速注入载体溶液，当二流液相遇时，样品进样水流被压缩成薄层流体(thin laminate)。在横跨分离槽流体的垂直方向上外加一适当的场或梯度，使样品不同成分，垂直于通道(侧向位置)做不同程度的移动，并于不同出口收集。此技术精确度较低，物质大小需大于1µm。2

类型场流技术从场的类型可能有很多种，比如离心场，电场，热场等，但实际上，真正商业化成功的只有流场一一种。
每一种技术并非万能，场流技术也如此。并非所有样品都合适场流分离；正如SEC并非能分离所有样品。两者可以相互补充，各取所长。

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学