时空分辨微流控芯片的制作与应用研究

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laohe200304
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微流控芯片电泳是目前仪器分析发展的重要方向与前沿。微流控芯片具有体积小、热传导效率高等优点,能够实现对生化样品更加快速、高效的分离分析。聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有加工简便、光学特性优良、热稳定性较高、生物兼容性好等优点,是目前微流控芯片制备中使用较多的聚合物材料。  时空分辨电泳是在全柱成像检测的基础上提出的全新概念。在时空分辨电泳中,采用高速的全域检测系统,实时记录整个分离通道中的所有变化,从而获得时间和空间两个维度的信息。时空分辨电泳具有突出的优点:不仅能对样品进行常规的分离分析,还能在分离的同时获取多重信息,尤其是与动态过程有关的动力学参数,特别适合于生物分子相互作用的表征。  本论文工作以时空分辨微流控芯片的制作与应用为目的,开展了微流控芯片阳模的制作、微流控芯片的设计与制作、芯片预处理、等电聚焦分离条件的优化、基于微流控芯片的紫外时空分辨电泳检测系统的构建等工作,完成了样品的分离检测和动力学常数的测定等实验过程。  本论文的主要工作有:  第一章简要地综述了微流控芯片实验室的发展历史、芯片的材料和制作技术、微流控芯片的检测技术以及概述了本论文研究的内容。  第二章设计并制作了结构简单,但满足等电聚焦和光学检测需要的PDMS芯片,通过等离子体处理的方法改善其亲水性,并用动态涂层的方法对通道内壁进行修饰,以降低电渗流,抑制蛋白质吸附。搭建了基于微流控芯片和紫外吸收光度原理的时空分辨电泳系统。实现了蛋白质样品的实时检测分析,检测速度快,整个过程仅需200秒。由于该系统加入了时间分辨率,因此能够获得更多有用的信息,充分显示了对电泳过程进行实时检测的优势。  第三章应用自行搭建的时空分辨电泳系统,在微流控芯片上监测了鲑鱼精蛋白质-DNA复合物的离解过程。该离解过程遵从一级反应动力学,因此可以通过峰面积的自然对数同离解时间作图计算出蛋白质与DNA相互作用的离解速率常数。由于该系统检测成像时间间隔不到0.5秒,能够获得更多的有效的数据点,无论其结果的准确性还是分析速度都有了很大的提高。  第四章初步尝试了一种快速简单的制备高聚物阳模的方法。该方法以甲基丙烯酸甲酯为单体,通过紫外固化的方式,制作了一种廉价易得且具有高深宽比的高聚物阳模。虽然利用该阳模制得的微通道表面还有些不平整,但相信随着制作工艺的进一步完善,该问题能够得到有效的解决,此方法将会有着更好的应用。
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