芯片自由流电泳系统的建立及表征

论文摘要

人类基因组计划已经完成,蛋白质组学研究成为生命科学研究的前沿。复杂蛋白样品的预处理在蛋白质组分析中具有重要意义。自由流电泳(FFE)与常用的凝胶电泳法和毛细管电泳法相比的突出特点是可连续进样分离。FFE的微型化有利于克服大型FFE中的焦耳热问题,更适合少量样品的快速分离。第一章对FFE及其应用进行了综述,特别对近年来芯片FFE的发展及存在的问题进行了分析,提出了可能的改进方法,并对其在蛋白质分析中的应用进行了展望。第二章介绍了一种简单快速加工自由流电泳芯片的方法。首先利用光刻方法在ITO玻璃上制作ITO电极,然后将其和玻璃盖片用双面胶粘合的方法制备了FFE芯片。以荧光素钠和罗丹明6G为探针,利用荧光成像法对该芯片的分离特性进行了表征,对支持电解质的浓度、流量和pH值及电场强度等因素的影响进行了研究。第三章采用光刻和热封合的方法制作了具有厚度仅为15μm的10 mm宽的FFE分离通道的全玻璃FFE芯片,采用电极通道法引入50μrn铂丝电极。对该玻璃芯片进行了表征,比较了其与ITO玻璃FFE芯片的不同。第四章结合毛细管电泳仪测得的荧光素钠、罗丹明6G的淌度对芯片FFE分离中的某些现象进行了分析,重点讨论了电渗流的存在对FFE分离的可能影响。利用所建立的具有大跨度分离通道的芯片FFE已经成功地用于自由区带模式的分离,为下一步其它分离模式及相关的应用研究打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 自由流电泳
• 1.2.1 概念与特点
• 1.2.2 原理
• 1.2.3 分离模式
• 1.2.3.1 自由区带电泳
• 1.2.3.2 自由等速电泳
• 1.2.3.3 自由等电聚焦电泳
• 1.2.4 空间自由流电泳
• 1.3 芯片自由流电泳
• 1.3.1 简介
• 1.3.2 芯片材料的选择
• 1.3.3 芯片结构设计
• 1.3.4 分离检测及染料性质
• 1.3.5 芯片的表面处理
• 1.3.5.1 抑制吸附问题
• 1.3.5.2 抑制电渗流问题
• 1.4 电泳中的电渗流
• 1.4.1 电渗现象与电渗流
• 1.4.2 电渗流的大小和方向
• 1.4.3 电渗流的作用
• 1.4.4 影响电渗流的因素
• 1.5 自由流电泳的应用
• 1.6 展望
• 第2章 ITO玻璃芯片上的FFE
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 材料与试剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.2.3 ITO玻璃芯片的制作
• 2.2.3.1 ITO电极的刻蚀
• 2.2.3.2 ITO电极的电镀
• 2.2.3.3 ITO芯片的成型
• 2.2.4 ITO玻璃芯片上的FFE
• 2.2.4.1 荧光成像系统
• 2.2.4.2 FFE实验方法
• 2.2.5 ITO芯片的表面处理
• 2.2.6 ITO玻璃芯片的凝胶膜
• 2.2.6.1 定位光聚合合成凝胶原理
• 2.2.6.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 芯片设计与制备
• 2.3.2 芯片FZE分离
• 2.3.3 分离效果及其影响因素
• 2.3.3.1 支持电解质及其浓度的影响
• 2.3.3.2 支持电解质pH值的影响
• 2.3.3.3 支持电解质流量的影响
• 2.3.3.4 电场强度的影响
• 2.3.3.5 电泳电压和电流的关系
• 2.3.4 芯片的表面修饰
• 2.3.4.1 谱带扩散现象
• 2.3.4.2 谱带收缩现象
• 2.3.4.3 硅烷化处理的影响
• 2.3.5 芯片上凝胶膜的作用
• 2.3.6 芯片上三种荧光物质的分离
• 2.4 本章小结
• 第3章 玻璃自由流电泳芯片上的分离
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器设备
• 3.2.2 试剂和材料
• 3.2.3 玻璃芯片上的FFE分离
• 3.2.3.1 玻璃芯片的制作
• 3.2.3.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 芯片设计
• 3.3.2 分离效果及其影响因素
• 3.3.2.1 支持电解质浓度的影响
• 3.3.2.2 支持电解质pH值的影响
• 3.3.2.3 支持电解质流量的影响
• 3.3.2.4 电场强度的影响
• 3.3.2.5 电泳电压和电流的关系
• 3.3.2.6 流速的控制
• 3.3.3 芯片上三种荧光物质的分离
• 3.4 本章小结
• 第4章 芯片上的电渗流
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 玻璃芯片上EOF的测定
• 4.2.3 CE上淌度的测定
• 4.2.4 电渗流的抑制
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 玻璃芯片上的EOF
• 4.3.2 CE结果与结论
• 4.3.2.1 计算淌度的方法
• 4.3.2.2 不同浓度缓冲液下的淌度
• 4.3.2.3 不同pH值缓冲液下的淌度
• 4.3.3 电渗流与FFE上的现象
• 4.3.3.1 出峰和分离轨迹对比
• 4.3.3.2 支持电解质浓度的影响
• 4.3.3.3 支持电解质pH值的影响
• 4.3.3.4 添加剂的影响
• 4.3.4 理论分析FFE中的电渗流
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位论文期间发表的论文及获奖情况