微流控芯片将生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生化学反应、分离、检测等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用于取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台，又称芯片实验室(Lab on a Chip)。随着纳米科技的发展，研究者可以监测到更小尺寸内，甚至到几个纳米的流体行为，从而诞生了一个新的研究领域:纳流控学。微流控系统与纳流控系统的集成形成微纳流控系统。微流控技术以其分析快速、微型易携、高集成化和试剂消耗量少等优点发展迅速，其应用范围逐步渗透到化学、生物、物理、临床医学等各个领域。因此，探索微纳流控器件制备新方法，寻找其在生物分析上的应用具有重要价值。本论文围绕微/纳流控芯片的制备方法及其在生物分析上的应用，开展了以下几个方面的工作。　　1.紫外剥离法制备微纳流控芯片及其在生物分析中的应用　　本章提出了一种简单、经济而快速的紫外剥离技术，通过光化学分解反应来制作尺寸可调的纳流控芯片。实验中以聚对苯二甲酸乙二酯(poly(ethyleneterephthalate)，PET)为掩膜，经过254 nm紫外光照，聚碳酸酯(poly(carbonate)，PC)表面发生光化学分解，形成纳米结构通道，并在通道表面生成羧基基团。光化学分解过程发生在分子水平，因而纳米通道的深度也在分子尺寸级别进行调控，实验中测得的光刻速率约为0.015 nms-1，如通过控制紫外光照时间，可以得到一系列不同深度的纳米通道。光刻的纳米通道，侧面展宽效应较弱，所得结构为拐角平滑的梯形。此外，光刻后的PC表面更加光滑，这点对于纳流控装置的制作非常重要。光化学刻蚀产生的荷电羧基基团增加了通道的润湿性以及电渗性能，同时还可以进一步用于生物分子的化学固定。为了进一步阐述紫外剥离技术的潜在应用，我们将纳米通道与微通道集成形成微/纳流控芯片，并将其用于蛋白质的富集。使用此装置，蛋白质可在10分钟内获得高达103-105倍的富集效率。该芯片制备方法不需要复杂的装置和加工手段，能够在普通实验室进行。　　2.微纳流控系统中均相酶反应动力学的研究　　在集成了电化学检测器的微纳流控芯片上进行酶的富集和均相酶反应动力学研究。首先通过微流控芯片中纳通道的排阻富集效应(EEE)，将酶富集在纳通道处，当电动运输底物至富集酶区域时，底物和酶接触，发生酶催化反应，酶反应产物可以通过纳米通道到达电化学检测器被检测。酶反应在连续模式下发生，富集的酶可以被重复利用。实验以葡萄糖氧化酶(GOx)为模型体系，系统研究不同酶浓度的均相酶反应动力学。本研究发现，酶富集时间对酶反应动力学和底物响应线性范围有明显的影响。另外，较短的酶富集时间条件下，酶反应由动力学控制，此时的Km值较小，表明酶对底物有较好的亲和力。　　3.纳米限域效应:纳米通道中的GOx反应动力学　　在尺寸可调的纳流控装置中集成电化学检测器，用来检测纳米限域空间中葡糖糖氧化酶(GOx)反应动力学。纳米通道通过光化学分解反应制得，通道表面覆盖有羧基基团，可用来共价固定生物分子。本章构建尺寸不同的纳米通道，系统研究纳米限域空间对GOx活性的影响。结果表明，限域空间大小对GOx反应动力学有显著影响。本研究显示了限域空间对酶反应动力学及其它生物分析过程的重要性。　　4.微纳流控系统中蛋白质快速富集、荧光标记及纯化　　荧光分析是一种可以达到单分子水平的检测技术。然而由于大部分生物分子没有荧光性质，在使用荧光检测方法时，需要用荧光染料标记目标物。传统的荧光标记方法需要一定数量的生物分子样品，较长的反应时间以及额外的色谱纯化以减小荧光背景。这里，我们将单纳米通道集成在一个微流控芯片上，构建微纳流控系统，用微型化、连续操作的方式，实现快速蛋白质富集、高效荧光标记以及纯化全过程。实验以异硫氰酸荧光素(FITC)标记牛血清白蛋白(BSA)为研究模型，研究微纳流控芯片上蛋白质标记动力学及纯化过程。和传统的宏观体系相比，微纳流控芯片具有纳米空腔限域效应、质量和热传输速度快等优点，使整个荧光标记反应的速度大大加快，标记效率也得到明显提高。本章提出的微纳流控系统，特别适用于少量蛋白质、核酸和其它生物分子的快速标记。