一种微流控芯片中大体积进样方法及专用芯片

本发明涉及微流控芯片系统的进样方法。在使用固定相的微流控芯片系统中,于芯片分离通道与流动相人口之间设置两个或两个以上的分流通道。通过控制其中流体的切换和截止,实现对微流控芯片系统的大体积进样。该方法适合于微流控芯片中电色谱、加压电色谱和液相色谱模式下的大体积进样。该方法的优点为：可实现微流控芯片中大体积样品的上样;克服了系统中的梯度延迟效应,     

聚二甲基硅氧烷基质微流控芯片通道的氧气氛改性研究

通过将新制的PDMS微流控芯片置于氧气氛中对通道表面进行处理的简单方法,使电渗流大小及稳定性有了显著的改善。同时研究了氧气处理PDMS通道表面的时间对电渗流的影响,得到氧气处理的最佳时间为3d。讨论了氧气作用于PDMS芯片表面的机理。在氧气处理3d的PDMS微流控芯片上进行氨基酸分离实验,得到较好的分离效果。     

毛细管电泳柱及微流控芯片通道涂层的发展

综述了用于毛细管电泳柱和微流控芯片通道的涂层材料和涂层技术的发展状况,以及涂层对分离效果和分离结果重现性的影响。将涂层材料按照动态和静态分类,静态涂层又分别按照均聚物、共聚物、杂环类等进行讨论;综述了交联反应法、溶胶-凝胶法、辐照法、化学沉积法等涂层的制备方法。对毛细管电泳柱和微流控芯片通道的改良具有一定的参考价值。     

微流控二维电泳芯片的电压控制优化

基于微流控二维电泳芯片(2D-EMC)的流路特点,建立等效电阻模型,以便给出各端电压的合理取值范围,成功实现微流控芯片二维电泳分离.经实验测定各微通道电阻,在各端电压合理取值范围内,通过电流测量调整(优化)电压,得到了一组优化的电压控制方案,在化学发光-2D-EMC系统中成功实现了精氨酸和甘氨酸衍生物的二维分离.本方法显著减小了实现微流控芯片二维电泳分离的实验次数.     

微流控芯片中颗粒/细胞磁操控的研究进展

微流控芯片中颗粒/细胞的磁操控是当前的热点研究领域.本文详细介绍了微流控芯片中颗粒/细胞磁操控原理及几种主要操控方式,包括分离、集中、捕获与排列组装.其中,基于颗粒/细胞大小、形状以及有无磁性对分离方法展开详述.此外,本文还比较了通道几何结构、磁场强度及分布、磁性液体种类(顺磁盐溶液和磁流体)对操控性能的影响.最后,针对微流控芯片中颗粒/细胞磁操控的前景进行了展望.     

外加场分离技术与微流控技术联用在微纳尺度物质分离中的研究进展

微纳尺度物质的分离和分选在精准医学、材料科学和单细胞分析等研究中至关重要。精准、高效和快速的分离微纳尺度物质能够为癌症的早期诊断、生物样品检测和细胞筛选提供重要帮助,其中基于外加场分离技术的分离微纳尺度物质因可以对微纳尺度物质高效在线分离和分选,被广泛应用于微纳米颗粒、外泌体以及生物细胞的分离工作中,而目前多数外加场分离技术存在装备繁琐和样品消耗大等问题。微流控技术是一种通过制作微通道和微流控芯片操纵微小流体对微纳尺度样品组分进行分离的技术,因具有快速检测、高通量、在线分离、集成性高、成本低等优势现被应用于微纳尺度物质分离分析中,是一种微纳尺度物质分离的有效方法,通过在微流控芯片上设计不同的通道及外部配件提高主动场对微纳尺度物质分离效率。外加场分离技术与微流控技术联用可以实现微纳尺度物质的无损、高效、在线分离。该综述主要概述了近年来在微流控芯片上依托流动场、电场、磁场及声场等外加场分离技术来提高对微纳尺度物质分离效率的研究现状,并将各个外力场对单细胞、微颗粒等微纳尺度物质的分离进行分类介绍,总结各自的优缺点及发展应用,最后展望了外加场分离技术与微流控技术联用在应用于癌细胞的早期筛查、精确分离微尺度物质领域的未来发展前景,并提出联用技术的优势和未来应用等。     

基于微流控芯片的肿瘤细胞体外药敏试验研究进展

在抗癌药物研发及疾病治疗过程中,药物溶液实现梯度浓度及混合配置,对确定最佳浓度和联合治疗方案至关重要。微流控技术通过设定微通道网络实现复杂的溶液处理,可进行药理学分析。微流控技术是构建体外微环境、开展细胞培养和药敏研究的重要手段。本文针对肿瘤细胞体外药敏试验研究,在微流控技术原理、制造材料、结构设计和制造特点等方面,对近10年来微流控芯片功能结构、在细胞体外培养和药物筛选应用中的研究进展做了概括和综述,对未来用于癌症个性化治疗的微流控芯片结构和功能进行了展望。     

激光诱导荧光微流控芯片分析仪的研制

研制了一种基于激光诱导荧光检测方法的微流控芯片分析仪。该分析仪使用玻璃基质聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片,可一次性进行12通道的电泳分离实验。仪器采用共聚焦式光路结构,并可通过检测由微流控芯片反射的激光信息,控制步进电机实现芯片的自动精确定位。实验结束自动保存数据,绘制分离图谱。。对9种不同长度的50 bp DNA Ladder片段进行电泳分离及数据分析,耗时在5 min内,且分离效果良好。     

微流控芯片技术在精细胞研究中的应用

具有多维网络微通道结构的微流控芯片可在微纳尺度上集成细胞进样、培养、分选、裂解和分离检测等多种功能单元,不仅在尺寸上与精细胞匹配,还可为精细胞提供相对封闭的接近生理状态的生长微环境。研究者已利用此系统的层流、微通道特殊几何结构等特点对精子进行了多方面研究。该文对微流控芯片技术在精细胞的培养、分选、胞内成分分析和人工授精中的应用进行了综述,介绍了用于精细胞研究的多种微流控芯片系统,并讨论了精细胞分选的各种方法。     

基于微流控芯片电泳化学发光检测人单个红细胞中血红蛋白的含量

运用自行设计组装的微流控芯片电泳化学发光检测装置和单细胞分析专用玻璃微流控芯片,建立了一种测定人单个血红细胞中血红蛋白(Hb)含量的新方法。该方法采用双T型的窄进样通道,宽反应通道及适中分离通道的玻璃微流控芯片,集成单个细胞的进样、固定、溶胞、分离和检测等操作于一块微流控芯片上。以p H 10.5的硼砂缓冲液为电泳介质,选用鲁米诺-过氧化氢化学发光体系,对人单个红细胞中血红蛋白的含量进行测定。血红蛋白的质量在2.0~90 pg范围内,与化学发光强度(峰高)呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为0.8 pg。通过对19个血红细胞进行检测,得到人单个血红细胞中血红蛋白的含量在14~68 pg范围内,该结果与无氰HGB测量法测得的总体细胞血红蛋白的平均值(34.5 pg)基本一致。     

聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片分离DNA片段的初步研究

自从1995年Mathies^[1]首次将微流控芯片毛细管凝胶电泳用于基因测序研究以来,DNA片段的分离已成为微流控芯片应用的重要领域之一.最早应用于DNA分析的微流控芯片是玻璃芯片,聚合物微流控芯片以其品种多、成本低、易于加工,与玻璃芯片相比具有封接温度大大降低,微通道内电渗流显著减小等特点,已被成功应用于DNA片段的分离^[2,3].     

基于毛细管电泳及微流控芯片的药物提取分离技术

近年来,在提取分离方面出现了许多新技术和新方法.其中毛细管电泳和微流控芯片技术以其微量、高效、快速等特点,在药物提取分离中已渐显优势.该文对基于毛细管电泳和微流控芯片的两相电泳技术、微流控液液萃取技术、微流控固液萃取技术、微流控过滤式分离技术、微流控膜分离技术在药物分离提取中的应用进行了综述.     

微流控芯片上的细胞分析研究进展

近年来,微流控分析系统(μTAS)在生物细胞分离领域的发展引起了广泛的关注。微流控芯片的微米级尺寸的通道适合于单细胞样品的引入、操控、反应、分离和检测,已经在微芯片上实现了上述功能,并将这些功能集成在具备毛细管电泳分离功能的微芯片上。     

基于离子浓差极化的立体式海水淡化微流控器件研究

海水淡化是解决人类淡水资源匮乏的一个重要途径。现有的海水淡化技术存在设备体积大、海水淡化成本高等问题。本研究采用聚二甲基硅氧烷( PDMS)制备了基于离子浓差极化原理的海水淡化器件,采用盐溶液模拟海水,进行盐离子和水分子分离的研究。研究了不同的外加电压、盐溶液在通道中的流动速度、盐溶液通道深度和Nafion纳米通道的深度等实验条件和结构参数对微流控器件分离盐离子和水分子的影响。对微流控器件的结构参数进行了优化。实验结果表明,采用外加电压为25 V、盐溶液流速为4μL/min、盐溶液通道深宽比为1：20、Nafion纳米通道深度为450~500μm的微流控器件进行盐溶液分离,除盐率可达到99%。研究结果对于开发新型高效、低能耗的海水淡化器件有重要的指导意义。     

基于电渗驱动的微流控芯片顺序注射分析系统

本文介绍了一种在微流控芯片上依靠电渗驱动完成顺序注射分析的新方法。采用由多个双T通道构成的微通道网络,利用夹流进样和电渗流驱动方法,在通道内形成间隔排列的溶液区带,进而在流动过程中实现溶液区带间的相互混合。实验以荧光素溶液与硼砂缓冲液为模型体系,初步考察了利用该系统实现顺序注射进样及混合的效果。该方法装置简单,操作简便,无需任何复杂机械装置,利用微流控芯片上的微通道网络及电渗流控制,实现了亚纳升级的溶液区带的顺序排列和进样。     

微流控芯片毛细管电泳柱后衍生激光诱导荧光检测氨基酸

建立了微流控芯片毛细管柱后扩散衍生激光诱导荧光检测氨基酸的方法。利用微流控芯片的二维平面结构特征,在分离通道末端增加支通道,通过扩散法引入柱后衍生试剂,避免了电压引入法对分离通道流型的影响,因而提高了分离效率。考察了支通道长度、衍生试剂液面高度、检测点位置对衍生结果的最优条件,考察了衍生试剂引入方法、催化剂种类、缓冲溶液种类对检测结果的影响。用20 mmol/L硼砂-NaOH(pH=10)溶液作为电泳缓冲溶液,与柱后衍生试剂1.0 mmol/L NDA+8.0 mmol/L 2-ME+35 mmol/L硼砂(pH 10.0)的30%(V/V)甲醇溶液反应,精氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、丙氨酸、甘氨酸在不加任何添加剂的情况下可达到基线分离。本法用于板蓝根药材中主要游离氨基酸的分离检测,相对标准偏差小于4.4%(n=5),回收率为92.3%~98.6%。所测板蓝根药材中精氨酸和脯氨酸含量分别为14.97,8.02 mg/g。     

微通道反应器在合成反应中的应用

微流控学(microfluidics)是在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术与科学,是近10年来迅速崛起的新交叉学科.流体在微流控芯片微米级通道中,由于尺度效应导致了许多不同于宏观体系的特点,例如分子间扩散距离短、微通道的比表面积大、传热和传质速度快等,促进了微流控芯片在有机合成反应中的发展.本文总结了微通道反应器的特点、微通道反应器中常用的流体驱动技术和微通道中流体的混合技术.通过一系列在微流控芯片中进行的有机合成反应,包括液-液均相反应、催化反应、相转移反应和异常激烈的有机合成反应等,进一步说明了微通道反应器同时具有微量和连续流动的优点.微通道反应器的发展不但在合成路线的优化方面有重要意义,而且有助于相关化学工业过程的改进.     

微流控芯片单细胞进样,溶膜及分离检测胞内谷胱甘肽

单细胞分析对重大疾病的早期诊断等方面有重要意义[1].微流控分析芯片的网络结构和微米级的通道尺寸适合于单细胞进样、溶膜和分离分析.但目前的报道主要集中在细胞培养、计数和筛选[2].我们在十字通道微流控芯片上,通过调节储液池的液面高度和细胞悬液密度,使单细胞逐个通过芯片进样通道和分离通道之间的区域,再结合控制电渗流方向,使单细胞固定在分离通指定位置,然后用电泳缓冲液结合高电场实现细胞快速溶膜,接着进行电泳分离和LIF检测.实现了单个血红细胞内谷胱甘肽(GSH)的高效分离及定量分析.     

微流控芯片上的免疫分析

近20年来,随着微流控芯片加工技术的不断发展,微流控分析已从一个概念发展为当前世界上最前沿的科技领域之一,微流控芯片上免疫分析的方法研究也取得重要进展。这些芯片包含传输流体的微通道和免疫分析程序中部分或全部的必要组件。微流控技术用于免疫分析在减少试剂用量、缩短分析时间、自动化等方面提高了分析性能。本文综述了微流控芯片上免疫分析的发展、分类,并评述了各类微流控免疫分析芯片的性能及优缺点。     

提高芯片毛细管电泳系统检测信噪比的哈达玛变换法

采用门控进样,在简单的十字通道微流控玻璃芯片上实现了假随机多次进样,研究了利用哈达玛变换提高微流控毛细管电泳分析系统信噪比的方法.在实验中,以7阶127步假随机二进制序列作为进样模板,将缓冲液和Cy₅衍生后的氨基酸试样交替注入到分离通道中,检测到的电泳信号经过哈达玛反变换还原使信噪比提高5倍(理论上5.6倍)的电泳谱,各组分的出峰时间、峰高和峰形均完全还原,毛细管电泳分离的采样频率不受影响.