带有光定位凝胶隔离的微流控自由流电泳芯片的制作和表征

论文摘要

微全分析系统自从由瑞士的Manz和Widmer于1990s提出以来已经有了很大的发展,并在分析系统微型化中显示出了很大的潜力。自由流电泳(FFE)作为一种独特的分离方式,在微量样品分离处理中具有很大潜力,因此其微型化也日益得到关注。第一章对FFE及其应用进行了综述,重点介绍了芯片自由流电泳中等电聚焦电泳,强调了电泳电极与分离通道隔离的重要性。第二章介绍了一种聚合物(PMMA) FFE芯片及凝胶隔离带的制备方法。以双面胶和有机玻璃(PMMA)为基础材料,制备了分离通道高度约为80μm的FFE芯片；利用光聚合的方法将聚丙烯酰胺凝胶定位嵌于芯片的电极池和分离通道之间,从而成功地实现了电泳电极与分离通道的对流隔离,同时保持了其间的电连通。第三章在带有凝胶隔离带的PMMA芯片FFE上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。利用该芯片对等电聚焦分离模式进行了初步模拟探索,并得到了初步结果。凝胶隔离芯片FFE避免了电解产物的影响,为下一步等电聚焦模式的应用研究打下了良好的基础。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 分析系统的微型化趋势发展
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 微全分析系统的特点
• 1.2.4 微加工材料及加工方法
• 1.2.5 微全分析系统的应用
• 1.3 自由流电泳
• 1.3.1 FFE基本原理
• 1.3.2 FFE的分离模式
• 1.3.2.1 区带电泳
• 1.3.2.2 等速电泳
• 1.3.2.3 等电聚焦电泳
• 1.3.2.4 电场梯度电泳
• 1.4 自由流电泳中的电极凝胶隔离
• 1.4.1 概述
• 1.4.2 聚丙烯酰胺凝胶
• 1.4.3 聚丙烯酰胺凝胶制备的主要影响因素
• 1.5 表面处理
• 1.5.1 毛细管中的电渗流
• 1.5.1.1 电渗流的大小和方向
• 1.5.1.2 电渗流的控制
• 1.5.2 芯片电泳中的电渗流
• 1.6 本论文设计思想
• 第2章 自由流电泳芯片的改进
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器设备
• 2.2.2 材料与试剂
• 2.2.3 凝胶的配制
• 2.3 实验操作
• 2.3.1 芯片的设计
• 2.3.2 芯片的制作
• 2.3.3 隔垫的制备
• 2.3.3.1 PDMS搭建的通道
• 2.3.3.2 双面胶搭建的通道
• 2.3.4 表面处理
• 2.3.5 隔离凝胶
• 2.3.5.1 琼脂糖凝胶的制备
• 2.3.5.2 聚丙烯酰胺凝胶的制备
• 2.3.6 电极的制作
• 2.3.6.1 铂电极的制作
• 2.3.6.2 ITO电极的刻蚀
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 电极与分离通道的隔离
• 2.4.2 芯片材料的选择
• 2.4.3 分离通道的深度控制
• 2.4.4 隔离凝胶的选择
• 2.5 本章小结
• 第3章 自由流电泳芯片的表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器设备
• 3.2.2 材料与试剂
• 3.2.3 缓冲溶液与样品溶液的配制
• 3.3 实验操作
• 3.3.1 荧光成像系统
• 3.3.2 芯片FFE实验方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 隔离和非隔离芯片的比较
• 3.4.2 支持电解质流量的影响
• 3.4.3 电场强度的影响
• 3.4.4 支持电解质浓度的影响
• 3.4.5 支持电解质pH值的影响
• 3.4.6 芯片FFE分离通道的表面处理
• 3.4.7 谱带收缩现象
• 3.4.8 芯片上三种荧光物质的分离
• 3.4.9 芯片FFE等电聚焦初步模拟探索
• 3.4.9.1 等电聚焦系统的模拟
• 3.4.9.2 流速的选择
• 3.4.9.3 荧光素钠荧光探针
• 3.4.9.4 罗丹明110的变化
• 3.5 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位论文期间发表的论文