使用MALS表征和分离大分子结构
为什么生物大分子结构,特别是大分子的分离和表征如此重要?大分子系统中的多分散性是在调整材料性质时必须考虑的关键问题。
就大分子量而言,多分散性意味着我们具有不同尺寸和长度的聚合物链。当我们谈论聚合物时,我们还必须考虑的另一个问题是拓扑:聚合物是支化的,它们表现出什么类型的支化,以及这种支化如何影响功能,
官能团的数量和相互作用性质?这些问题与这些聚合物的构象直接相关,因此我们需要通过分子量,大小和构象分离和分析分子来理解它们的技术和方法。用于大分子构象分析的最常用方法是什么?
构象分析的主要方法是多角度静态光散射(MALS)。MALS给出了与角度相关的瑞利比,可以对其进行分析以确定摩尔质量和回转半径Rg。现在,通过该方法得到摩尔质量和回转半径,我们可以将数据拟合到用于缩放流动的方程中,其中缩放参数直接耦合到粒子或大分子的构象。我们从中计算的其他信息是表观密度;一个重要的参数,与大分子或颗粒的构象和致密性有关。
我们可以将静态光散射与动态光散射相结合,这直接为我们提供了所谓的'rho'参数,以了解我们的粒子和大分子的形状。Rho是Rg(由MALS确定)与流体动力学半径Rh(由动态光散射或DLS确定)的比率。
使用静态光散射的另一种方式是与特性粘度相结合。特性粘度和摩尔质量之间的联系是所谓的Kuhn-Mark-Houwink方程。Kuhn-Mark-Houwink参数代表描述大分子或颗粒构象的另一种方式。
使用这些方法获得的参数是摩尔质量依赖性的,这意味着我们必须表征包含一种聚合物样品的一系列摩尔质量。仅使用合成和技术条件的差异通常不容易实现。
我们如何获得摩尔质量系列?通常我们进行分馏以分离一系列摩尔质量。制备分馏是根据摩尔质量获得馏分的众所周知的方法;然而,这是一项很大的努力。
获得不同摩尔质量的更快和更高分辨率的方法是分析尺寸排阻色谱(SEC)。这是一种熵驱动的分离,通过将样品的单次注入分成几个部分,每个部分具有非常窄的摩尔质量分布。SEC适用于从极低摩尔质量到数百万的所有大小的大分子。
另一种方法是场流分馏(FFF)。在该方法中,根据颗粒的扩散特性分离颗粒。这意味着与尺寸排阻色谱相比,我们可以分离更宽的摩尔质量范围,而没有尺寸排阻色谱中存在的强剪切力。FFF在低于约5000道尔顿的摩尔质量范围内不是有益的,其中大分子穿透通道的膜并且不向检测器洗脱。然而,使用更大的复合物,尤其是可能大大超过SEC上限的大型生物大分子系统,FFF确实非常有用。
将这些分离技术中的任一种,SEC或FFF与MALS,特定粘度检测和DLS偶联,在大分子分离和表征-SEC-MALS-DLS-IV或FFF-MALS-DLS-IV方面提供了非常有趣和有价值的结果。