用于表征聚合物自组装的场流分馏

在这次采访中，Harald Pasch教授谈到了表征聚合物自组件时田间流分离系统的重要性。

为了使我们的读者受益，您可以解释哪些聚合物自组件是什么？

当溶解在选择性溶剂中时，块共聚物自组合成各种纳米结构（例如胶束或囊泡）的能力是基于块共聚物的特定两亲性特征。两亲性块共聚物将极性聚合物序列（块）与非极性的亲脂性聚合物序列相结合。可以通过不同的受控聚合过程合成此类块共聚物，如图1A所示。In a selective solvent i.e. a solvent that is a thermodynamically good solvent for one block but a poor solvent/precipitant for the other, the ‘insoluble’ block aggregates and forms a core while the ‘soluble’ block forms a corona that interacts with the solvent and stabilizes the polymer self-assembly. To stabilize the core, in some cases cross-linking reactions are used. Depending on the arrangement of the block copolymer molecules in the self-assembly, different architectures can be formed as shown in Fig. 1b.

图1。（a）两亲块共聚物的合成和自组装。（b）自组装形态的进展是块共聚物组成的函数（图像改编自C.A. Figg等人，化学科学，2015，6，1230-1236）。欧洲杯线上买球

为什么聚合物自组装很重要？

纳米级结构的自组装为具有特定功能的自组装提供了强大的途径。如前所述，块共聚物是一种多功能的自组装材料类别，其特征在于，具有共价键合的化学不同聚合物块。欧洲杯足球竞彩可以选择聚合物组合物来控制胶束尺寸和与包括药物在内的特定物质的兼容性。因此，聚合物自组件是有吸引力的药物载体，根据它们的大小，形状和成分，可以受到人体的大小，将药物运输到特定位置（例如肿瘤细胞），在这些位置释放药物。这里的挑战是难以再现或控制自组件的大小，准备可预测的大小分布，并确保具有高药物负荷的自组装的稳定性。其他应用包括磁性药物输送，其中具有高度各向异性形状（类似链）的磁反应和超顺磁性纳米结构可以使用磁场进行操纵。胶束和囊泡的封装能力和生物相容性以及其他形态的巨大多样性（圆柱胶束，蠕虫，纳米棒）使它们成为体内细胞吸收的有趣车辆，并能够封装在其水直射囊泡膜膜中的分子中的分子的能力室内装饰，提供双重分量交付的可能性。其他应用包括胶体稳定以及微反应器过程。

有哪些方法可以表征聚合物自组件？

为了充分利用其潜力，必须在大小，聚合数，形态，电晕组成和摩尔质量方面对聚合物自组件进行广泛的特征，因为这些参数可以显着影响不同应用中的功能和行为。当前的大量表征技术，例如电子显微镜（SEM和TEM），原子力显微镜（AFM）以及动态（DLS）和静态光散射（SLS），经常用于确定粒径和粒度分布。但是，这些技术不能用于确定摩尔质量，化学成分或聚集数。此外，尽管可以通过NMR和荧光光谱探测平均电晕组成和数量平均摩尔质量，但这些技术无法确定这些参数的分散性。更重要的是，当前体积表征技术的适用性限于表现出复杂或多种大小，摩尔质量或组成分布的样品。

您为什么选择场流分馏来表征聚合物自组件？

为了获得聚合物属性分布（最重要的是摩尔质量分布），必须使用选择性分级方法。摩尔质量确定的黄金标准是尺寸排除色谱法（SEC），因为它不仅提供了可靠和准确的信息，而且还具有完善的理论基础，可以从中预测和解释聚合物的保留行为。但是，SEC根据聚合物在溶液中的大小而不是根据其摩尔质量分离。流体动力大小与摩尔质量之间的相关性是通过SEC校准或使用摩尔质量敏感探测器获得的。SEC在复杂或高摩尔质量样品（例如块共聚物，聚电解质和聚合物自组件）方面也有局限性，因为这些可能会经历剪切降解甚至吸附到固定相中。

为了解决基于列的分级技术固有的局限性，基于频道的分级技术（例如场流分馏（FFF））已成为重要的替代分级平台，不仅可以分离和表征聚合物，而且还表征了其他复杂分析，例如聚合物SEXP- 组装。用于聚合物表征的FFF最突出的子技术之一是热场分馏（THFFF），因为它可以基于溶液（或摩尔质量）的大小（或摩尔质量），还可以根据它们的大小（或摩尔质量）分离聚合物和聚合物自组件。化学组成，单一分析。在过去的几年中，THFFF理论的发展和该技术在表征复杂分析物中的应用都显示出巨大的增长，因此，聚合物群落的关注越来越大。

您使用的田间流分馏系统包括什么？

我们正在使用两个系统，一个不对称的流量FFF（AF4）和一个THFFF系统。由于这些系统在许多方面类似于基于列的分级系统，因此可以将用于柱色谱法的一系列检测器连接到AF4和THFFF。FFF平台具有模块化体系结构，因此，根据分析问题，不同的FFF设备可以与不同的检测器结合使用。我们当前的THFFF系统的设置如图2所示。它包含THFFF分级设备和五个在线耦合到该设备的信息丰富的检测器。检测器可用于不同的组合，以提供选择性分子结构信息。可以使用双重浓度检测（DRI和UV）确定化学成分，而Dri-Mals-DLS可以分析流体动力学半径和回旋半径。可以通过需要浓度，MALS和DVIS检测的标记构象图获得有关分子构象的信息。

图2。使用五个不同信息的探测器对THFFF的当前设置的示意图呈现：紫外线（UV），差异折射仪（DRI），多安光散射（MALS），动态光散射（DLS），差异粘膜仪（DLS）。

您为什么选择此场流分馏设备的诺瓦诺娃？2020欧洲杯下注官网

在分析仪器市场中，其产品组合中只有很少有FFF仪器。其中之一是诺瓦后，通常专门从事FFF，尤其是不同的FFF子技术。最重要的是，Postnova提供了许多可用于FFF和基于列的分馏的检测器。由于在我们的小组中，我们专注于基于高级通道和列的分馏，因此将相同的组件用于不同类型的分馏非常有用。另一个优点是，不同组件之间的软件通信非常容易，因为程序基于同一平台。

您如何看待不久的将来的研究领域？

与色谱柱色谱法相比，FFF将永远是一项利基技术。但是，由于FFF与色谱柱色谱互补，因此FFF表现出卓越的性能的高级应用程序越来越多。越来越多的实验室正在使用FFF互补或柱色谱法，特别是在大型，高摩尔质量和敏感分析物方面。FFF的另一个优势是它的灵活性和多功能性，因为可以使用不同的外部场（流动，热，沉积，电气）。

您想在新的聚合物表征系统中看到什么？

除了新的和改进的仪器的发展外，我还希望看到分析科学家更加“冒险”。在手头有大量不同的分级设备和高级探测器的情况下，应更频繁地使用方法组合。与综合的多维色谱类似，多维FFF将是一个有趣的发展。即使是在一个设备中基于柱和频道分级的组合也是一种有趣的方法。这是一个分析问题。最后，要分馏 - 如果列不起作用，请尝试通道。

关于Harald Pasch教授

Harald Pasch是南非Stellenbosch大学化学与聚合物科学系的杰出教授。欧洲杯线上买球他的研究重点是开发复杂聚合物的高级分析方法。Pasch担任SASOL高级分析聚合物科学研究主席。欧洲杯线上买球他是300多篇科学论文的作者/合着者，并晋升了50多名研究生（MSC和PhD）。2013年，他出版了教科书“聚合物的多维HPLC”。他的最新著作《聚集者的高级分离技术》于2014年9月出现。