流体动力学色谱中系统带宽展宽调控策略及其在聚合物纳米颗粒粒径分布测定中的应用

本研究针对流体动力学色谱(HDC)分析纳米颗粒(PSD)时系统带宽展宽(σsys )干扰问题，提出基于方差减法的PSD测定新方法。通过建立σsys 与洗脱时间的函数关系，结合留一交叉验证(LOOCV)和去卷积技术，成功实现多分散聚合物纳米颗粒的精准粒径分析，为工业纳米材料质量控制提供新方案。

　　

在纳米科技蓬勃发展的今天，聚合物纳米颗粒(NPs)因其独特的物理化学性质，在药物递送、涂料、化妆品等领域展现出巨大应用潜力。然而，准确测定这些纳米颗粒的粒径分布(PSD)始终是困扰研究人员的难题。传统技术如动态光散射(DLS)易受大颗粒干扰，电子显微镜(SEM/TEM)则面临样品干燥变形的挑战。流体动力学色谱(HDC)虽能分离1-1200 nm颗粒，但系统带宽展宽(σ_sys
)严重干扰PSD评估——这个自1974年HDC技术诞生以来悬而未决的问题，终于被荷兰研究团队攻克。

来自荷兰的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表的研究中，创新性地开发了基于常规LC-UV系统的HDC分析方法。研究采用八种经认证的聚苯乙烯(PS)纳米颗粒标准品建立基准，通过方差减法量化σ_sys
贡献，结合留一交叉验证(LOOCV)和混合样品去卷积技术，构建了可靠的PSD测定流程。关键技术包括：1）利用洗脱时间RSD<0.02%的高重现性HDC系统；2）建立σ_sys
与洗脱时间的数学模型；3）开发基于PS标准品的LOOCV验证方法；4）多组分样品的峰形去卷积算法。

【HDC性能评估】
研究首先证实HDC系统具有卓越稳定性（洗脱时间RSD<0.02%）和柱效（折合板高1.5-2.3）。通过τ=t_e
/t₀
参数分析发现，尽管分离窗口有限，但系统能清晰分辨直径差异≥70 nm的PS颗粒，为后续PSD分析奠定基础。

【系统带宽校正】
突破性地提出σ_sys
校正方法：从实测峰方差(σ_obs
²
)中扣除PS标准品的已知PSD方差(σ_PSD
²
)，建立σ_sys
²
=σ_obs
²
-σ_PSD
²
模型。该模型显示σ_sys
随洗脱时间呈非线性变化，据此确立PSD测定的最小可靠宽度阈值。

【方法验证与应用】
通过LOOCV验证，校正后的PSD结果与认证值高度吻合。对工业级聚合物NPs的分析表明，该方法能准确解析多峰分布样品，如成功分离共混PS NPs中的不同粒径组分，并给出各组分PSD宽度。相较前人工作，本研究首次实现σ_sys
的定量扣除而非经验校正。

这项研究的意义在于：1）将HDC从单纯的尺寸测定工具升级为可靠的PSD分析平台；2）提出的σ_sys
校正模型普适性强，适用于各类聚合物NPs；3）为工业纳米产品质量控制提供标准化方案。特别值得注意的是，该方法仅需常规LC-UV设备，大幅降低分析成本，有望推动HDC技术在纳米表征领域的广泛应用。正如作者指出，未来可通过耦合MALS检测进一步提升大颗粒(>500 nm)的分析精度，这为技术迭代指明了方向。