什么是微流控？

2016年7月28日

沃特工作人员

技术

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微量级和传统LC之间有什么区别？

多年来，微流（又称微尺度）液相色谱已被广泛地应用于蛋白质组学研究。最近，随着微流LC-MS系统的不断发展，越来越多不同领域的实验室正在权衡应用这种小而美的技术的意义。

在这篇和下两篇博文中，我将讨论在转向微流平台的过程中，如何将利益与权衡相叠加，以及不同学科的实验室可以做些什么来使回报和风险比率向他们倾斜。

究竟什么是微流控？

与传统流程相比，微流方法缩小了两个关键变量。

分离装置内部流体通道的内径（ID），例如，LC柱。
在一定时间内流经色谱柱的流体体积。

尽管微流没有统一的定义，但它通常是指流速在1到100微升/分钟之间，或使用内径在0.1到1.0毫米之间的色谱柱。

微流LC的好处是什么？

有了小的内径柱，LC系统需要较低的流体流量来进行色谱分离，这消耗了较少的溶剂，因此，它使微流LC成为一种环境友好或更环保的技术。因此，LC-MS成为一种更卑鄙、更精简、更环保的仪器技术。

当然，这并不是许多实验室坚持使用这一平台的唯一原因。最重要的是，这种按比例缩小的方法提供了最终的优势，即比其高流速的同类产品的灵敏度增益。

图1中的图表显示，对于某些分析物来说，微尺度范围的低端的柱子ID可以大大地提高灵敏度。一旦柱子的ID降到150微米，灵敏度就会有巨大的提升。对于某些多肽，灵敏度的提高可以达到40倍。

MS信号强度的增加与柱子上分析物的浓度无关。这些灵敏度的提高主要源于提高采样效率和减少基质效应（基质效应将在我的下一篇文章中讨论）。

让我们来看看微流LC如何提高采样效率...

当流速>100 µL/min时，由于采样效率有限，很大一部分敏感性会丧失。传统的液相色谱流动产生的电喷雾羽流可能是相当宽广和发散的（图2）。质谱仪的入口只能对烟羽的一部分进行采样。为了最大限度地提高采样效率，最常见的方法是将质谱仪的入口与电喷探头正交，对存在细小液滴的电喷羽流的边缘进行采样。

随着溶剂流速的降低，电喷雾羽流的大小减少，变得更加收敛，如图2中的左侧所示。这使得质谱仪的入口变得更加有效，以捕获更大比例的烟羽。这导致了信号的增加。

一个很好的比喻是一个孩子在饮水机上喝水。从下面左边的图片中可以看出，当水从一个小的出水口细流出来时，这个孩子做得很好，喝到了少量的水。她可能不是很完美，有些水可能会沾到她的衣服上，但总的来说她做得很好，预期的结果也达到了。如果我们要求孩子尝试从洒水器中喝水，就像你在下面右边的图片中看到的那样......好吧，我们只能说这项任务的效率大大降低，而且更难完成。