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聚乙二醇與右旋糖酐的奇妙故事：為什麼這對水溶性化合物會分層？
聚乙二醇（PEG）和右旋糖酐（Dextran）這兩種水溶性化合物的組合所形成的水相雙相系統（ABS），無疑是生物科技及化學工業中不可或缺的工具。這一系統不僅可以有效分離不同的生物分子，還能在不損傷它們的前提下進行操作，為研究與產業應用提供了良好的條件。
水相雙相系統的基本原理
水相雙相系統由兩種不相容的水溶性組分組成。當這些組分以適當的濃度或溫度混合時，就會形成兩個明顯的相。這一特性使得這些系統在生物化學與工程中變得極具應用價值。在二十世紀，有些科學家實驗發現了某些聚合物與鹽類結合時，會在水中形成相分離，這為後來的科學研究鋪平了道路。
PEG-DEX系統的特性
PEG位於上層，儘管它的密度通常比水大。這是因為PEG的“溶劑排序”特性，能排除過量水，創造低密度的水環境。
在PEG-DEX系統中，聚乙二醇形成的上層相較於右旋糖酐的下層密度較低。這一現象與它的分子結構及相互作用有很大關係。比較不易相遇的兩種分子在水中的分佈也影響著它們的相分離行為，這再次顯示了這些系統的複雜性。
水相雙相系統的優勢
水相雙相系統相較於傳統的有機溶劑提取技術具有多項優勢：
- 避免了揮發性有機化合物的使用，降低了環境污染。
- 使用溫和的條件進行提取，降低了對敏感生物分子的破壞風險。
- 提取過程中相界面壓力低，這大大減少了對目標分子的損害。
- 可以通過調整溫度和聚合物濃度等因素來針對性地增強特定化合物的分離效率。
這使得該技術特別適合用於生物技術的下游處理，尤其在酶的產業生產中發揮著關鍵作用。
熱力學建模及其重要性
為了在工程與設計中準確地描述和預測液-液平衡條件，良好的熱力學模型至關重要。反映聚合物、電解質與水在聚合物/鹽系統中互動的複雜性，使得這些模型在實際應用中必須具備高度的可靠性。
不同的模型如NRTL、Chen-NRTL等已證實能成功再現聚合物/鹽的水相雙相系統曳引線數據。
準確的熱力學參數幫助科學家們進行必要的實驗與設計，以確保在工業應用中的有效性。
應用展望
隨著生物技術和相關工業的快速發展，聚乙二醇與右旋糖酐的水相雙相系統將越來越多地應用於金屬離子分離、環境修復等領域。因此，科學家們持續探索新材料的可能應用與優化原有系統的性能，這將進一步提升這些技術的效用與經濟性。
正如在科學探索的道路上，隨著我們對水相雙相系統了解的深入，它們將如何影響我們的未來科技？
