石英毛细管微纳界面和PDMS微通道中双极电极上的电动浓集

摘要

检测方法的通用性和系统的微型化，是人们研究微流控芯片的重点和热点之一。浓缩在大幅度提高现有检测方法中起着关键的作用。微纳界面上的浓度极化效应备受关注，在微量样品的在线预浓集中表现出独特的潜力。浓集和分离在线联用则是另一个挑战性的问题。双极电极电场梯度聚焦的提出为同步浓缩和分离提供了又一途径。双极电极在其诱导阴极产生电场梯度，不同组分的电泳速率不同，可实现定位浓集。
　　本论文第一章对微流控芯片、浓度极化理论、应用研究，特别是对直流耦合电导检测及双极电极(BPE)电动浓集理论及应用研究进展进行了综述。
　　第二章，采用荧光探针分子结合CCD成像系统考察了两种加电方式下狭缝界面上的浓度极化效应，结果表明，膜内侧为阴极时对带负电的荧光素钠的浓集倍数为103，时间为3 s;膜内侧为阳极时，对带负电的荧光素钠的浓集倍数104，时间为30 s。以接触电导为检测手段，考察了电导检测器的进样时间和进样电压的影响，进样电压800 V，进样时间9s为宜。并用电导检测芯片系统对超窄狭缝的微纳效应进行了考察，测得超窄狭缝对钾钠离子的浓集倍率均超过了4×103倍。并对血清中无机离子进行了初步测定。
　　第三章，直接在PDMS（聚二甲基硅氧烷）界面上建立了一种简便的BPE微流控芯片制作方法。结合CCD成像和荧光素钠对双极电极的浓度极化行为进行了研究。利用PDMS原位聚合的方法将BPE与分离通道直接结合。CCD荧光成像表征表明，BPE浓集效果明显，从而成为微纳流控效应浓集方法的重要补充。
　　本研究表明，基于石英毛细管和PDMS浇铸方法建立的芯片分析系统对钾钠离子表现出较高的浓集效率，且可对复杂生物样品中的离子进行直接分析检测，因此在低浓度复杂样品的现场分析有很好的应用前景。本实验制作的BPE芯片具有制作方法简便快速和廉价等特点，作为浓集功能单元在芯片分析系统中可能得到更多的应用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 微流控芯片

1．2．1 微流控芯片概述

1．2．3 微流控芯片材料

1．2．3 微流控芯片加工技术

1．3 微流控芯片检测技术

1．3．1 微流控芯片检测器的性能和要求

1．3．2 微流控检测器的分类及性能

1．3．3 电导检测器检测原理

1．3．4 电导检测器分类

1．4 微纳流控

1．4．1 微纳流控效应

1．4．2 浓度极化原理

1．4．3 浓度极化区域的研究

1．5 双极电极

1．5．1．双极电极的定义

1．5．2．双极电极诱导阴极和诱导阳极的产生原理

1．5．3．双极电极的浓集原理

1．5．4 双极电极在微系统中的浓集应用

1．6 本课题研究的意义与思路

第2章 微纳流控电动浓集用于改善芯片电泳电导检测性能的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验设备

2．2．2 实验试剂

2．2．3 溶液的配制

2．2．4 实验操作

2．3 结果与讨论

2．3．1 芯片的微结构表征

2．3．2 荧光素钠对超窄狭缝纳流控效应的表征

2．3．3 过刻蚀界面作为基准进样单元

2．3．4 超窄狭缝进样时间和进样电压的考察

2．3．5 直流电导检测器浓集倍数的估算

2．3．6 血清中离子的初步测定

2．4 本章小结

第3章 PDMS微通道中的双极电极电动浓集

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验试剂

3．2．3 溶液的配制

3．2．4 实验操作

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 双极电极微芯片结构表征

3．3．2 双极电极浓集原理

3．3．3 双极电极电动浓集现象

3．3．4 双极电极对荧光素钠的浓集现象

3．4 小结

第4章 结论与展望

参考文献

致谢