近年來，關于二維液相色譜的研究和討論日趨白熱化。對于實驗室的常規分析和研究工作來說，這種新技術的優勢何在？在哪些地方仍有開發的需求？本文將對此予以詳細解讀。
生命科學各領域中分析的樣品日趨復雜化，相應地也促進了環境分析的技術發展。科研人員于十幾年前首次應用多組分分析方法檢測目標分析物，而今則能在一次流程中分析上百種組分及其代謝產物和過渡形態的產物。選定質譜儀為檢測器，分析方法可采用串聯質譜法，針對目標溶質進行選擇性檢測和定量；也可應用液相色譜法，闡明飲用水處理過程中復雜的降解機理。此處需應用具有高數據采集速率且能準確測定化學式的質量檢測器，飛行時間質譜儀能滿足上述檢測需求。此外，應用四級桿與飛行時間質譜Q-TOF技術，還可進行結構表征的碎片化實驗。
應用高效能質譜檢測器時，樣品的基體和共洗脫物質常常成為令實驗人員感到棘手的問題，尤其是分析帶有不同基體的農藥殘留時，會出現明顯的信號重疊。這種離子抑制效應會對定量方法造成影響，對潛在的未知代謝物和過度產物的檢測亦是如此。高濃度的組分信號，可能將低濃度的組分信號完全掩蓋。
二維液相色譜
在此背景下，出現了真正提高峰容量及改進分離色譜技術的技術復興。其中之一就是UHPLC（超高壓高效液相色譜），其柱子填充料粒度小（＜2μm）因而產生高達1000bar的柱壓；另一途徑則是通過模塊閥將兩個色譜系統耦合，將第一維分離柱的洗脫物按照確定的時間間隔導向樣品環予以收集，然后導入第二根柱子，相應的二維LC×LC耦合結構示意圖如圖1所示。來自第一維柱子的洗脫物被連續地導入模塊閥，模塊閥中設有兩個樣品環，達到確定的收集時間后，模塊即被轉動，使收集的洗脫物注入第二根柱子中，而從第一維柱子流出的洗脫物則被第二個樣品環收集。這一過程循環往復，直至所有組分從第一根柱子中洗脫為止。
二維LC×LC耦合的優點在于：基于兩種分離系統不同的選擇性，能夠在第二根柱子上分離共洗脫物質。除了能夠提供峰容量外，還減少了應用質譜儀時出現抑制效應的風險。
耦合技術的挑戰，在于如何在二維分離中實現極快的梯度分離。在樣品環中短暫的收集時間決定了在第二維中的流動時間，在LC×LC耦合范圍所提供的解決方案中，出現的問題往往是在第二維中大于2ml/min的過高流速，受到電噴霧離子化的適配性限制。針對這種情況采取的解決方案為：以納升級高效液相色譜（nano HPLC）為第一維，毛細管高效液相色譜作為第二維的分離系統，通過采用核殼結構材料及提高柱溫的方法，提高在第二維中的線性流速而不提高總流速。實際上，溫度的提高還降低了流動相的粘度以及由此產生的反壓力。
LC×LC-TOF-MS系統
圖2為LC×LC-TOF-MS系統的結構圖。將二維液相系統和TOF-MS系統加以耦合。該二維液相系統的優點在于：兩個10位閥和泵出口端的緊密安排，借兩根分離柱能以最短的方式相互連接。為了減小由毛細管過長和內徑過大所引起的峰變寬效應，通過一個金屬連接件以鱷魚夾將電噴霧離子化源接地，并采用了專為低流速而設置的發射尖端。
圖3是水池塵埃試樣的全離子流色譜圖。除了進一步開發分析技術之外，德國能源和環境技術研究所（IUTA）還從事與室內衛生相關的課題研究。室內塵埃不僅本身是復雜的基體，還是一種較難揮發物質的收集劑。從居住空間內富集這種物質，可作為指示劑，判斷其中的毒性物質能否對居民健康造成危害。
由于當對所有單個質點微粒進行反卷積之后，才能顯示出所有的物質峰，因此對圖3顯示的全離子流色譜圖的解釋是十分復雜的。鑒于本文所述的耦合技術而言，原制造商并未能夠提供相應的軟件解決方案來自動地利用二維的質譜數據，因此只能啟用IUTA建立的軟件Makros。不過憑借所得的全離子流色譜圖仍能對保留機理做出初步的說明。在一維分離中，應用由純多孔石墨化材料（Hypercarb）裝填的柱。該填裝柱的優點是：即便是極性組分也有明確的保留時間。在二維分離中，應用了反相的多孔顆粒材料，借以獲得較高的線性流速。值得注意的是：在基于兩種靜止相的不同分離機理之上所作出的等值線圖中卻出現了一種反對角線式的圖形。分離伊始，極性組分在二維中幾乎沒有保留地進行，而35min后這種機理調換了方向。在Hypercarb相中僅有中度延遲的組分，卻突然在反相柱上表現出明顯的保留。在進一步的色譜分離過程中，在反相柱上的保留又會降低，而在Hypercarb相中的保留則重新增加。“極化-保留效應”可對這種情況加以解釋。
小結
未來在二維LC×LC耦合領域中的研究重點，是系統地評估針對毛細管和納米柱進行的大體積進樣注射。這項工作通過模擬Bischof提出的POP-LC（相優化液相色譜）理念，已在傳統LC-MS耦合系統所用的柱子聯合中得到有效的驗證。
二維液相色譜
通過模塊閥在二維液相色譜中將兩種色譜分離系統耦合，讓第一維的洗脫物在確定的時間間隔內進入樣品環中收集，再導入第二維分離柱中。二維LC×LC耦合技術的優點在于：利用兩種分離系統不同的選擇性，可在第二根柱子上分離共洗脫物質。不僅能提高峰容量，還減小了抑制效應。