聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控芯片研究

摘要

该论文对PDMS微流控芯片进行了基础性研究.研究内容包括:软印法制作微流控器件的新型微加工工艺;PDMS微流控芯片的检测系统的构建;PDMS微流控芯片的应用研究等.以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料,设计并完善了软印法制作微流控器件的新型微加工工艺流程,设计并加工出不同规格的PDMS-PDMS微流体芯片和PDMS-玻璃微流体芯片.构建了两套PDMS微流控芯片荧光检测系统,即CCD微流控芯片荧光检测系统和光电倍增管(PMT)微流控芯片荧光检测系统,开发了基于LabView的光电倍增管微流控芯片荧光检测系统数据采集与回放软件,能够完成荧光信号采集、显示、和存储以及回放的功能.利用PDMS微流控芯片对FITC标记的精氨酸、甘氨酸、谷氨酸混合物进行了电泳分离,通过拍到的荧光显微图像对电泳注样过程中复杂的样品分子积聚与解聚现象作定性的分析;以荧光染料RhodamineB为温度荧光探针,建立了PDMS微流控芯片上的温度-荧光强度的关系公式,并利用Matlab图像处理工具箱构建出微流体沟道内的温度色图,对PDMS微流控芯片的微流道温度特性进行了分析.

目录

第1章引言

1.1微流控芯片型微全分析系统的发展简史

1.2微流控芯片的基本概念

1.3加工微流控芯片的材料和微加工技术

1.3.1玻璃材料微流控芯片的微加工技术

1.3.2聚合材料微流控芯片的微加工技术

1.4微流控芯片的设计

1.5微流控芯片的执行功能

1.5.1样品制备

1.5.2样品注入

1.5.3操控微流体和粒子

1.5.4进行样品混合及化学反应

1.5.5样品分离

1.6微流控芯片的检测方法

1.6.1光学检测法

1.6.2电化学检测

1.6.3质谱检测

1.6.4其它检测方法

1.7微流控芯片的应用

1.7.1微流控芯片应用于核酸分析

1.7.2微流控芯片应用于蛋白质、肽的分析

1.7.3微流控芯片的其它应用

1.8微流控芯片型微全分析系统的发展趋势及展望

1.9本论文研究背景和工作内容介绍

本章参考文献

第2章PDMS微流控芯片的微加工

2.1 Polydimethy l siloxane(PDMS)介绍

2.2 PDMS微流控芯片的微加工

2.2.1 PDMS微流控芯片的设计

2.2.2加工PDMS微流控芯片的模具

2.2.3利用模板复制法制作具有微流体沟道的PDMS薄片

2.2.4 PDMS微流控芯片的封装

2.3本章小结

本章参考文献

第3章检测系统

3.1荧光检测技术

3.1.1荧光产生机理

3.1.2荧光检测

3.2 CCD微流控芯片荧光检测系统的构建

3.3光电倍增管(PMT)微流控芯片荧光检测系统的构建

3.4基于Labview的数据采集与回放软件的设计与实现

3.4.1基于LabView的数据采集软件的设计与实现

3.4.2基于LabView的数据回放软件的设计与实现

3.5本章小结

第4章PDMS微流控芯片的应用研究

4.1使用PDMS微流控芯片对三种FITC标记的氨基酸混合物的电泳分离

4.1.1毛细管电泳原理

4.1.2使用荧光素异硫氰酸盐(FITC)标记氨基酸

4.1.3实验器材

4.1.4荧光染料FITC的光学特性

4.1.5实验过程说明

4.1.6实验结果与讨论

4.2外加电场作用下的电泳注样行为研究

4.2.1样品积聚机理

4.2.2实验部分

4.2.3结果与分析

4.3使用PLIF法研究PDMS微流控芯片微流体通道的温度特性

4.3.1 PLIF法的原理

4.3.2荧光染料Rhodamine B的光学-温度特性

4.3.3电场作用于微流道内缓冲液引起的温度效应

4.3.4实验部分

4.3.5荧光染料Rhodamine B的温度-校正荧光强度曲线

4.3.6不同电压作用下的荧光强度的变化

4.3.7温度色图的构建

4.3.8结果分析

4.4本章小结

本章参考文献

第5章总结

5.1博士论文期间所做的研究工作及取得的研究成果

5.1.1 PDMS微流控芯片的微加工

5.1.2 PDMS微流控芯片的检测系统的构建

5.1.3 PDMS微流控芯片的应用研究

5.2论文工作的创新点

5.3课题的进一步研究和开展的设想

发表文章及成果目录

致谢