Field-Flow Fractionation: Solving the Challenges where Size Exclusion Chromatography meets its Limitations

Význam tématu

Field Flow Fractionation je fyzikálně založená separační metoda schopná analyzovat makromolekuly a nanočástice v rozsahu od jednotek kDa do stovek MDa, kde klasická SEC dosahuje limitů. Nabízí šetrnou eluci bez stacionární fáze, eliminuje striktní interakce a mechanické zatěžování vzorku. Je klíčová pro charakterizaci proteinů, biopolymerů a nanočástic v biotechnologiích, farmaceutickém i petrochemickém průmyslu.

Cíle a přehled studie

Článek popisuje platformu Field Flow Fractionation společnosti Postnova, včetně modulárních systémů AF4 (Asymmetric Flow FFF), CF3 (Centrifugální FFF) a TF3 (Termální FFF). Autoři prezentují historii metody, princip oddělení v laminárním toku s externím polem a konkrétní aplikace na různorodé vzorky od hyaluronanu až po polyakrylamid pro těžbu ropy.

Použitá metodika a instrumentace

Platforma zahrnuje:

• Asymetrické Flow FFF AF4 s modulem AF2000 MT
• Centrifugální FFF CF3
• Termální FFF TF3
• Pumpy tip pump, focus pump a x flow pump pro řízení toků
• Detektory refraktivního indexu PN3140 a UV PN3150
• Multiangle Light Scattering PN3621

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala:

• Široký separační rozsah a flexibilitu cross flow gradientu v AF4 umožňující detailní rozlišení směsí polymerů
• Při srovnání s SEC obdobné molární distribuce pro lineární materiály a lepší rozlišení u vysoce větvených polymerů bez shear degradace
• Analýzu polyelektrolytů v odlišných pH a iontové síle pro stanovení agregace a polydisperzity
• Oddělení volného polyelektrolytu od nanočástic v CF3
• Separaci homopolymerů PS a PEO v TF3 na základě chemické skladby pomocí teplotního gradientu

Přínosy a praktické využití metody

Field Flow Fractionation nabízí:

• Šetrnou separaci bez interakce se stacionární fází
• Provoz v širokém teplotním a pH rozsahu
• Modulární řešení pro bioanalytiku, výrobu polymerů a QA/QC
• Online multidetekci pro simultánní stanovení molární hmotnosti, velikosti a konformace

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se:

• Integrace FFF s hmotnostní spektrometrií a dalšími detekčními technikami
• Vývoj nových separačních polí a modulů pro multimodální analýzu
• Rozšíření aplikací na komplexní biologické systémy a pokročilé nanomateriály
• Nasazení v online procesech a real time monitoringu

Závěr

Platforma Field Flow Fractionation představuje univerzální doplněk k SEC, překonávající její limity v oblasti rozsahu, stability a šetrnosti separace. Modulární systémy AF4, CF3 a TF3 poskytují robustní nástroj pro výzkum i rutinní analýzu makrostruktur, polymérů a nanočástic.

Reference

1. J C Giddings New separation concept based on a coupling of concentration and flow non uniformities Sep Sci 1 123 125 1966
2. J C Giddings Dynamics of Chromatography 1965
3. J C Giddings Unified Separation Science 1992