集成化的聚苯乙烯電噴霧微流控芯片分析系統(tǒng)的研制.pdf

1、微流控芯片分析是微全分析(micro total analytical systems，μTAS)的重要組成部分，其特點(diǎn)是集成度高，在微芯片上集成試樣前處理、混合、反應(yīng)、分離等重要功能模塊；試樣／試劑消耗量低；分析速度快。微流控芯片分析的這些特點(diǎn)正在生化分析應(yīng)用領(lǐng)域逐步展現(xiàn)其巨大潛力。生物質(zhì)譜(Bio-Mass Spectrometry,Bio-MS)能夠提供試樣組分中生物大分子的基本結(jié)構(gòu)及定量信息，是生物化學(xué)分析的重要技術(shù)。微流控芯片

2、與生物質(zhì)譜的有效接口是兩者聯(lián)用的關(guān)鍵，也是目前限制微流控與生物質(zhì)譜聯(lián)用的重要瓶頸之一。開(kāi)發(fā)一種制作簡(jiǎn)單、集成度高的一體化的微流控芯片-生物質(zhì)譜分析系統(tǒng)是當(dāng)前微全分析系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)之一。
　　 與其他高聚物材質(zhì)相比，聚苯乙烯（polystyrene， PS）具有價(jià)廉，生物兼容性好、表面改性技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，使其大量的應(yīng)用于生物領(lǐng)域，也是高聚物微流控芯片常用的基材之一。據(jù)調(diào)研，用于質(zhì)譜分析的PS微流控芯片尚很少有文獻(xiàn)報(bào)道。本文旨在研制

3、一種基于PS材質(zhì)的微流控芯片與電噴霧質(zhì)譜（electrospray ionization mass spectrometry， ESI-MS）的有效接口，通過(guò)在PS芯片上集成酶解反應(yīng)器、微電極、電噴霧探針，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)芯片上酶解-在線電噴霧質(zhì)譜的快速檢測(cè)。
　　 全文共分兩部分。
　　 第一章，綜述了近年來(lái)微流控芯片與質(zhì)譜分析聯(lián)用技術(shù)的研究進(jìn)展，包括微流控芯片與介質(zhì)輔助激光解析離子源質(zhì)譜( matrix-assisted

4、laser desorption/ionization mass spectrometry, MALDI-MS)、電噴霧離子源質(zhì)譜(ESI-MS)的接口技術(shù)、電噴霧方式以及微流控芯片中的集成化模式和功能。
　　 第二章，研究建立了集成固定化酶解反應(yīng)器-金膜微電極-一體化探針的聚苯乙烯電噴霧質(zhì)譜微流控芯片分析系統(tǒng)。利用化學(xué)鍍技術(shù)在PS片上加工用于電噴霧的金膜微電極；利用微加工技術(shù)在芯片通道末端微加工形成一體化電噴霧噴嘴；采用紫外光

5、表面修飾固定化胰蛋白酶，研制了集成化蛋白酶解微流控電噴霧質(zhì)譜芯片，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的在線酶解和質(zhì)譜檢測(cè)。系統(tǒng)考察了樣品流速對(duì)酶解效率的影響、溶劑流速對(duì)噴霧穩(wěn)定性的影響以及固定化酶反應(yīng)器的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)施加2.8～3.0kV的噴霧電壓，甲醇溶劑流速為400～600nL/min時(shí)，電噴霧較穩(wěn)定。以細(xì)胞色素c為分析對(duì)象，0.5mg/mL細(xì)胞色素c(2mmol/LNH4HCO3緩沖液中)以100～400nL/min的流速流經(jīng)芯片蛋白酶解反應(yīng)