这篇文档属于类型b（科学论文，但不是单一原创研究报告），是一篇发表在《Trends in Analytical Chemistry》期刊上的综述文章，由Karen Mejía-Carmona、Juliana Soares da Silva Burato、João Victor Basolli Borsatto、Ana Lúcia de Toffoli和Fernando Mauro Lanças*（通讯作者）共同完成，作者均来自巴西圣保罗大学圣卡洛斯化学研究所。文章于2019年11月14日被接受，标题为《Miniaturization of liquid chromatography coupled to mass spectrometry. 1. Current trends on miniaturized LC columns》。

主题与背景

文章聚焦液相色谱（LC）与质谱（MS）联用技术的微型化发展，重点探讨了微型化液相色谱柱（miniaturized LC columns）的最新研究进展。随着分析化学向绿色化、高效化方向发展，微型化液相色谱因具有溶剂消耗少、样品需求量低、检测灵敏度高以及与质谱兼容性好等优势，成为近年来的研究热点。本文系统综述了微型化液相色谱柱的类型、制备方法、性能评价及其在复杂样品分析中的应用，特别强调了与质谱联用的技术潜力。

主要观点与论据

1. 微型化液相色谱柱的分类与理论基础

文章将微型化液相色谱柱分为两大类：填充型毛细管柱（filled capillary columns）和开管毛细管柱（open tubular, OT columns）。填充型毛细管柱包括颗粒填充柱（particle packed columns）和整体柱（monolithic columns），而开管柱进一步分为多孔层开管柱（porous layer open tubular, PLOT）和壁涂开管柱（wall coated open tubular, WCOT）。

理论支撑：
- 色谱动力学理论（如Van Deemter方程、Knox方程）被用于分析柱效与流速的关系。开管柱因消除了涡流扩散（eddy diffusion），理论塔板数（theoretical plates）可达填充柱的10倍以上（图6数据支持）。
- 毛细管内径（inner diameter, i.d.）的减小会显著提高线性流速，但需平衡背压和柱长限制。例如，5 µm i.d.的PLOT柱可实现95万理论塔板数（Hara et al., 2016）。

2. 填充型毛细管柱的进展

颗粒填充柱：
- 核心进展：使用亚2 µm粒径（sub-2 µm particles）的固定相（如硅胶基C18）可提高分离效率，但需超高压液相色谱（UHPLC）设备支持。
- 新型固定相：核壳颗粒（core-shell particles）通过减少传质阻力，使较大粒径颗粒（如3 µm）达到与小粒径（1.7 µm）全多孔颗粒相当的柱效。
- 填充技术：浆料填充法（slurry packing）是主流方法，但需优化溶剂性质（如黏度）以改善填充均匀性；超临界流体填充法可减少颗粒聚集。

整体柱：
- 优势：连续多孔结构赋予高渗透性和低背压，适合快速分离。硅胶整体柱（silica monoliths）通过溶胶-凝胶法制备，孔隙率>80%；有机聚合物整体柱（organic monoliths）则通过自由基聚合形成，但更适用于大分子分离。
- 创新方向：引入纳米材料（如金属有机框架MOFs、碳纳米管）或功能化单体（如硼酸、两性离子）以扩展应用范围。例如，硫醇修饰的杂化整体柱可用于砷形态分析（Zhao et al., 2017）。

3. 开管毛细管柱的复兴

PLOT柱：
- 制备方法：通过热引发或光引发聚合在毛细管内壁形成多孔层（如聚苯乙烯-二乙烯基苯，PS-DVB），厚度可通过四甲氧基硅烷（TMOS）浓度调控（图7）。
- 性能突破：溶胶-凝胶法制备的二氧化硅基PLOT柱在正相色谱中展现17万理论塔板数（Forster et al., 2012）。

WCOT柱：
- 挑战与进展：传统WCOT柱因低样品容量在LC中应用受限，但通过静态涂覆（static coating）和交联技术（如偶氮化合物）可提高薄膜稳定性。例如，聚二甲基硅氧烷（PDMS）涂层柱用于多环芳烃分离（Hibi et al., 1978）。

4. 应用与质谱联用

• 蛋白质组学：2 µm i.d.的极窄开管柱（NOT）实现阿托摩尔级检测限（Xiang et al., 2019），适用于痕量肽段分析。
  
• 临床分析：适配体修饰的PLOT柱可高效富集循环肿瘤细胞（CTCs），富集因子达3.0（Liu et al., 2018）。
  
• 环境与药学：微型化LC-MS系统用于药物代谢物（Wilson et al., 2015）和环境污染物分析，凸显其高灵敏度和低溶剂消耗的优势。
  

论文的价值与意义

1. 系统性综述：首次全面梳理了微型化LC柱的技术脉络，填补了该领域综述的空白，尤其强调开管柱的理论潜力与实际应用间的差距。
   
2. 技术指导性：详细对比了不同柱类型的制备方法（如浆料填充vs.溶胶-凝胶法）、性能参数（如阻抗φ、折合板高h），为研究者选择技术路线提供依据。
   
3. 前瞻性观点：指出未来需突破微型化仪器（如纳流泵、低死体积检测器）的瓶颈，并预测开管柱可能成为LC-MS联用的终极形式。
   

亮点总结

• 理论创新：通过动力学曲线（kinetic plots）量化不同柱型的性能极限，证明开管柱在长分离时间下更具优势。
  
• 技术整合：提出将新型固定相（如MOFs、分子印迹聚合物）与微型化LC-MS联用，拓展其在组学分析中的应用。
  
• 批判性视角：指出WCOT柱在LC中的发展滞后于GC，需借鉴GC涂层技术（如多层静电吸附）以提升性能。
  

（注：文中涉及的期刊名、作者名及专业术语如“PLOT”“core-shell”等按原文保留，术语首次出现时标注英文。）