AF4-MALS技术原理及其在药物研发中的应用01-技术原料与应用

随着纳米科技与生物医药的快速发展，复杂体系中大分子（如蛋白质、核酸）和纳米颗粒（如脂质体、病毒载体、纳米药物）的精准分离与表征需求日益迫切。传统技术如凝胶电泳、尺寸排阻色谱（SEC）受限于分辨率低、样品兼容性差等问题，难以满足高灵敏度、无损检测的要求。

非对称场流分离-多角度光散射联用技术（AF4-MALS）凭借其无固定相分离、宽动态范围（1 nm–1000 nm）与多维参数输出能力，实现对大分子、纳米颗粒及胶体的高分辨率分离与多维表征，适用于复杂生物样品的无损分析。

01AF4-MALS技术原理

1、非对称场流分离 (AF4)

分离机制：非对称场流分离（Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation, AF4）是一种基于物理场驱动，通过交叉流场（Cross Flow）与轴向流场的协同作用的无固定相分离技术。

流场作用：交叉流垂直于轴向流动方向，迫使样品颗粒向膜表面聚集。小颗粒扩散系数高，扩散能力强，靠近流道中心快速洗脱；大颗粒扩散慢，滞留时间长

洗脱顺序：按尺寸从小到大依次洗脱，理论动态范围覆盖范围：1 nm至1 μm。

分离效率：AF4的分离效率在极小（<5 nm）或极大颗粒（>500 nm）时下降，因小分子扩散过快、大分子受膜截留效应干扰。

2、多角度光散射（MALS）

检测原理：MALS通过检测多个角度的散射光强，主要依据瑞利散射理论，结合其他检测手段（如SEC, DLS等），直接计算样品的绝对分子量信息：

绝对分子量（Mw）：无需标准品，适用于未知样品；

构象信息：结合Rg/Rh（Rh为流体力学半径）判断颗粒形状（球形、棒状或无规线团）；

回转半径（Rg）：反映颗粒的空间尺寸。

AF4-MALS应用极限

1、理论极限

AF4的分辨率极限由扩散系数差异决定，可分离的最小尺寸差异（ΔRh）约为10%–20%。

示例：

对于Rh=10nm的颗粒，可区分Rh=11–12 nm的相邻组分；

对于小分子量多肽（Rh<3nm），极限提升至ΔRh≈30%

2、实际应用中的典型分离范围