順序注射-微流控分離、反應(yīng)系統(tǒng)聯(lián)用技術(shù)研究.pdf

1、盡管微流控分析技術(shù)在過去的十余年中取得飛速發(fā)展，但在試樣引入、換樣及前處理方面的研究仍十分薄弱。順序注射(Sequentialinjection，SI)技術(shù)已發(fā)展成為自動分析和在線試樣處理的重要手段。SI系統(tǒng)較容易實現(xiàn)自動化，能提供穩(wěn)定的液流和較低的流速，使用微量注射泵可以精確地計量μL級、甚至亞μL級試樣。將SI與微流控系統(tǒng)聯(lián)用，是解決其試樣引入與前處理問題的一個有效方法。本文使用通用的SI設(shè)備作為試樣傳輸、換樣手段，進行了SI與微流

2、控芯片電泳分離技術(shù)、微流控芯片固相反應(yīng)技術(shù)、微流控芯片PCR液相反應(yīng)技術(shù)聯(lián)用系統(tǒng)的研究，進一步展示了這一聯(lián)用技術(shù)的有效性與優(yōu)越性。 在SI-微流控芯片電泳分離聯(lián)用系統(tǒng)中，以SI設(shè)備作為外界試樣引入手段，在玻璃微流控芯片上研制了落滴型接口，通過該接口實現(xiàn)外界試樣與芯片系統(tǒng)的連接，同時達到芯片電泳系統(tǒng)和SI系統(tǒng)電隔離目的。提出了芯片同側(cè)激光聚焦激發(fā)和光纖收集傳導(dǎo)熒光的創(chuàng)新激光誘導(dǎo)熒光(Laserinducedfluorescence

3、，LIF)檢測系統(tǒng)，有效地簡化了光學(xué)結(jié)構(gòu)、減小了檢測器體積，研制成功SI連續(xù)試樣引入-芯片毛細管電泳分離-小型LIF檢測分析儀。該系統(tǒng)用于芯片毛細管電泳分離Cy5熒光染料，峰高RSD為1.9％(n=11)，試樣通量35/h，相鄰試樣攜出＜4％。 在SI-微流控芯片固相反應(yīng)聯(lián)用系統(tǒng)中，采用SI常規(guī)設(shè)備與集成固相反應(yīng)器的微流控系統(tǒng)直接聯(lián)用，通過降低SI系統(tǒng)處理試樣的體積和流速，同時增大微流控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸，解決了SI與微流控系統(tǒng)在流

4、體操控規(guī)模上的差異。首次提出了利用PDMS固定控制多孔玻璃活性微粒的方法，在芯片上形成比表面積大、流動阻力低的固相酶反應(yīng)器，保證了SI與微流控系統(tǒng)的成功聯(lián)用。還在微流控通道中加工了混沌混合結(jié)構(gòu)，提高了試劑/試樣/載流的混合效率。SI與微流控系統(tǒng)聯(lián)用進行芯片上的固相酶反應(yīng)和化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，測定了模型分析物葡萄糖。進樣體積為10μL時，葡萄糖試樣的檢出限為10μM(3σ)，精度為3.1％RSD(n=7，0.2mM)。分析通量為20樣/h時的試

5、樣攜出小于5％。 在SI-微流控芯片PCR液相反應(yīng)聯(lián)用系統(tǒng)中，SI系統(tǒng)將試樣自動引入循環(huán)流動式PCR擴增通道，提高了PCR擴增的自動化程度，為擴增、檢測的全自動化打下了基礎(chǔ)。對往復(fù)循環(huán)、閥擠壓驅(qū)動和對流驅(qū)動等三種循環(huán)流動芯片PCR進行了初步探索。根據(jù)PDMS氣動微閥的工作原理，首次提出擠壓驅(qū)動方式，實現(xiàn)了溶液在封閉環(huán)中的快速循環(huán)流動，對于2.6μL的反應(yīng)腔，試樣在兩個溫區(qū)間的轉(zhuǎn)移時間小于1s。首次使用微加工的芯片進行對流驅(qū)動循環(huán)