ATPS是一种基于两种不混相、富水相形成的液-液分离模式，这两种富水相是在两种互不相容的溶质超过一定临界浓度时形成的。目前研究最多的是聚合物-盐、聚合物-聚合物，以及醇-盐、离子-液体为基础的体系，还有响应式聚合物体系。目前对这一分离方法的研究已经超过近30年。例如，使用ATPS从CHO和杂交瘤细胞上清中纯化单抗，可以实现> 70%的HCP去除率，> 75% HPLC纯度，并且单步实现 >95%的收率。液-液系统的传统优势在于易于缩放规模，能够在高目标Titer下处理更高密度的发酵液。但不同的体系类型、聚合物浓度和分子量、离子强度和pH值，影响到生物分子在ATPS中的分布即在顶部或底部相之间的移动。这些变量的存在也突出了针对特定目标通过经验优化ATPS的挑战，需要良好的建模和高通量筛选方法相配合。