基于微流控芯片的色谱系统的研究进展及其应用

近年来,基于微流控芯片的色谱技术研究取得了快速发展。本文对微流控芯片上色谱柱的加工方法、泵阀驱动控制装置的设计、集成及联用色谱系统的研制及其应用等方面予以综述,涉及文献66篇。     

芯片液相色谱技术进展

微型化是现代分析仪器发展的重要趋势.微型化液相色谱仪器在提供与常规尺度液相色谱相同甚至更高分离效率的同时,可以有效减少溶剂和样品的消耗;在液相色谱-质谱联用中,低流速进样可以有效提高质谱离子源的离子化效率,提高质谱检测效率;对于极微量样品的分离,微型化的液相色谱可以有效减少样品稀释;液相色谱的微型化还有利于液相色谱仪器...     

微流控芯片液-液萃取-气相色谱联用系统的研究

微流控芯片多相层流技术自Yager等^[1]首次报道以来,已广泛应用于芯片上无膜渗析、过滤和萃取等前处理过程.2000年,Kitamori等^[2]报道了基于多相层流原理的芯片上液-液萃取系统,利用在微通道内形成并行流动的有机相和水相层流体系,通过溶质在液流间的分子扩散作用完成无膜的萃取分离操作.     

微全分析系统中的电色谱分离技术

微全分析系统(μ-TAS)近年来发展非常迅速,出现了各种各样思路新颖,设计独特的芯片分析系统。本文着重从分离模式方面介绍了μ-TAS的一个新的发展方向——电色谱。由于电色谱技术兼具高效液相色谱的高选择性和毛细管电泳的高效性,因此具有广阔的应用前景。     

多柱色谱技术进展

在色谱分析过程中，利用串联、并联或串并联结合的方式将多根色谱柱组合起来，可以实现高通量和高分辨的分离效果。相比于传统单柱色谱技术，多柱技术很好地满足了批量样品分析和复杂生物样品分离分析的需求，因此引起了广泛关注。该文对多柱技术在多维分离、芯片色谱、毛细管电泳、固定相筛选以及串联色谱等领域的应用进行了综述，并对其发展前景进行了展望。     

芯片液相色谱-质谱法高灵敏度检测水产品中微囊藻毒素

建立了一种芯片液相色谱-高分辨质谱测定3种微囊藻毒素（MC-RR、MC-YR和MC-LR）的分析方法.在最优条件下,3种藻毒素在16 min内实现基线分离,并选择电喷雾源正离子模式进行质谱测定.方法在2.5~2 000 ng/mL范围内线性良好,线性相关系数大于0.996 5,检测限介于0.5~2.0 ng/mL之间.鱼肉和虾肉样品经固相萃取法净化处理后未测得上述毒素残留,加标回收率为82.8%~120.3%.方法具有样品用量少、定性快速准确、灵敏度高等优点,适合用于水产品等生物样品中藻毒素的痕量监测.     

毛细管电泳在火炸药研究中的应用

近年来,毛细管电泳以其高效、快速、微量的特点,在火炸药分析领域被广泛应用并迅速发展。本文从毛细管区带电泳、胶束电动毛细管色谱、毛细管电色谱、芯片毛细管电泳、微乳毛细管电动色谱这五种毛细管电泳的模式出发,结合本实验室的最新研究进展,综述毛细管电泳在火炸药研究中的应用。     

多维色谱串联质谱分析肝癌患者血浆中的低丰度差异蛋白

建立了分析肝癌患者血浆中低丰度差异蛋白的新的多维色谱串联质谱方法.以5例肝细胞癌(HCC)患者血浆为研究对象,选用免疫亲和色谱Agilent MARS Spin Cartridge去除血浆中6种主要高丰度蛋白;离线RP-HPLC预分级血浆低丰度蛋白并收集差异表达蛋白组;液相色谱-芯片(HPLC-CHIP,包含一支纳升级Zorbax 300SB-C18富集柱和一支纳升级Zorbax 300SB-C18分析柱)富集、分离差异表达蛋白组胰酶酶解肽混合物,线性离子阱质谱在线分析,以Spectrum Mill MS Proteomics Workbench自动分析MS和MS/MS数据后在UniProtKB/SWISS-PORT数据库中进行搜索,鉴定得到27种差异蛋白,其中23种蛋白与各种疾病或肿瘤相关,IMP3、ARNT2和GRIP1可能成为诊断HCC的潜在生物标志物.     

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,     

脂质体在分析化学研究中的应用

脂质体由脂质双分子组成,内部为水相的闭合囊泡,在生命科学、膜工程学、药学、临床医学等领域有着广泛的应用.对脂质体分类和制备以及在分析化学研究中的应用进行综述,以期促进脂质体在分析化学研究中的发展.     

色谱研究进展（第8期）

1微加工芯片液相色谱柱 基于微流控芯片构建液相色谱系统的独特优势之一,是可以利用微加工技术直接加工具有均一微结构的色谱柱。通过在芯片通道内加工形状规整的微结构(最常见的是微柱)阵列作为色谱的固定相,可显著提高色谱柱的均一性和渗透性。 最近,Detobel等报道了一种带有多孔壳层的微柱阵列色谱柱的加工方法。首先采用干法刻蚀技术在硅片上加工圆柱形微柱阵列,每个微柱的直径是2.4 μm,高度29 μm,具有很高的深宽比,微柱之间的间距为3.2 μm。整个芯片通道(即色谱柱)的宽度为1 mm,高29 μm,长约34 mm,通道的横截面积与200 μm内径的毛细管相近。利用阳极键合法将加工好的硅片与玻璃盖片实现键合。进一步采用溶胶-凝胶技术在微柱阵列表面加工多孔硅胶层,该壳层厚度为0.5 μm,因此加工壳层后的微柱直径变为3.4 μm,微柱间的通孔尺寸变为2.2 μm。最后,对色谱柱内壁表面进行水热法介孔化处理和C8硅烷化处理,完成整个色谱柱的加工。色谱柱孔隙率为66%~68%,渗透性为1.3×10-13 m2。该色谱柱被应用于两种香豆素染料的快速分离。在不到5 s的时间内,在1.6 mm长的分离柱上实现了两种香豆素染料C440和C480的快速分离。分离的塔板高度分别为3.9 μm(无保留组分)和6 μm(保留因子为6.5)。 上述方法将溶胶-凝胶整体柱加工技术与微加工微柱阵列柱技术结合起来,加工具有多孔壳层的微柱阵列色谱柱,提出了微加工色谱柱的一种新的结构模式。其优点是可分别单独控制色谱柱内通孔的大小和硅胶多孔层的厚度,因此,采用微柱阵列色谱柱可同时获得较高的分离效率和柱渗透性。详见: Anal. Chem., published on Web, 2010, 7, DOI: 10.1021/ac100971a。 2应用于快速法庭DNA分析的集成化微流控系统 微流控分析的兴起最早源于微全分析系统(μTAS)概念的提出,即在芯片上集成包括试样预处理、反应、分离和检测的所有功能单元,实现系统的集成化和微型化。但目前文献报道的微流控分析系统多数只是实现了部分功能单元的集成化,而能够实现所有功能单元集成化并将其应用于实际样品分析的报道则很少。 Hopwood等最近报道了用于快速法庭DNA分析的集成化微流控系统,在实践微全分析系统概念方面提供了一个较为成功的范例。该系统中采用一次性使用的卡盒式DNA预处理芯片,芯片上集成微泵和微阀,直接将取自分析对象口腔的样品以及试剂传输至芯片上的各种微室内,完成DNA纯化、聚合酶链反应（PCR）扩增、扩增产物的收集等操作。然后再将扩增产物传输至卡盒上方的毛细管电泳芯片上,对经过扩增的短串联重复片段进行快速分离,分离分辨率达到1.2个碱基对。采用激光诱导荧光检测器对分离后的DNA片段进行检测。然后对所得到的分离数据进行处理,得到分析对象的DNA指纹图,再将其与数据库中的DNA指纹图进行比对。全部分析过程（包括从分析对象取样到将分析结果与数据库进行比对）可在不到4 h的时间内完成。详见: Anal. Chem., published on Web, 2010, 7, DOI: 10.1021/ac101355r。 3 芯片毛细管电泳系统应用于临床分析 近日,Vanderschaeghe等报道利用商品化芯片毛细管电泳分析仪进行临床血清样品中的肝糖测定(GlycoHepatoTest),在微流控分析系统的实用化方面取得了显著进展。肝糖测定的目的是通过测定血清中一组N-多糖组分(生物标志物)的分布和随时间的变化,实现对肝脏纤维化患者的病程监测和肝硬化的早期诊断。 作者首先采用临床实验室中常见的PCR扩增仪完成血清样品的多步预处理和多糖标记操作,用时3 h。多糖的标记采用荧光标记试剂8-氨基芘-1,3,6-三磺酸(8-aminopyrene-1,3,6-trisulfonic acid, APTS)进行。其后,采用3种商品化芯片毛细管电泳分析仪（包括安捷伦公司的2100 Bioanalyzer,岛津公司的MCE-202 MultiNA System, eGene公司的改进型eGene Apparatus）对样品进行快速分析。3种仪器均获得较好的分离结果,11种APTS标记的多糖组分多数得到基线分离。其中分离速度较快者,可在2 min内完成分离,而其分离距离不到2 cm。 上述工作建立了一个实用的用于临床糖组学分析的平台,能可靠地进行临床实际血清样品的肝糖测定,对于在临床实验室开展糖组学研究以及对慢性肝病患者进行监测和早期诊断具有重要意义。此外,该系统的一个潜在的应用是在药学研究中对重组糖蛋白的糖基化进行快速筛查。详见: Anal. Chem., published on Web, 2010, 7, DOI: 10.1021/ac101560a。 4便携式臭氧分析仪 分析仪器的微型化一直是分析仪器发展的主要方向之一。如何实现分析仪器的微型化、便携化及应用的现场化,对组成仪器各部件的设计和加工均提出了很大的挑战。最近Andersen等报道了一个适用于个体化臭氧监测的便携化臭氧分析仪。分析仪基于紫外吸收原理,采用低压汞灯作为光源,光电二极管为光检测器。“U”形吸收池采用石英管、铝块和反光镜等材料搭建,检测光程为15 cm,体积为3 mL。分析仪内,采用气泵将空气样品吸入检测系统中,利用电磁阀每隔5 s交替将空气样品和经过臭氧清除器处理的空气引入吸收池。臭氧清除器的使用可消除空气中其他有紫外吸收的物质对臭氧测定的干扰。此外,在空气样品进入吸收池前,还要经过一段Nafion管,以消除空气湿度变化对测定的干扰。分析仪采用电池供电,所有部件实现全集成化,整机尺寸为10 cm×7.6 cm×3.8 cm,重量小于1 kg。 该分析仪在10 s内可完成一次样品的测定,对空气中臭氧测定的线性范围为0～500 ppbv (R2=0.9999);测定精度达到2 ppb,对臭氧的检出限(S/N=3)达到4.5 ppbv。由于在仪器研制过程中对实际环境中影响测定的因素,如温度和空气湿度等,进行了详细考察并采取了相应的解决措施,因此在实际测定过程中,分析仪的位置、温度和振动变化对测定的准确度均无明显影响。详见: Anal. Chem., published on Web, 2010, 7, DOI: 10.1021/ac1013578。     

氨基酸对映体的芯片毛细管电泳拆分

在毛细管电泳芯片上，采用CD－SDS－MEKC模式，对FITC标记的3种氨基酸对映体进行了手性分离研究。CD种类、浓度、SDS浓度以及各种添加剂对氨基酸对映体拆分有影响，认定γ－CD对FITC标记的氨基酸手性识别能力较强，在含有5mmol/L γ-CD和30mmol/L SDSr 10mmol/L,pH10.0的硼砂缓冲溶液中，3种氨基酸对映体得到了较好的分离。     

Capillary Electrochromatography of Molecularly Imprinted Monolithic Column Using p-Hydroxybenzoic Acid as Templates

Molecularly imprinted polymers using p-hydroxybenzoic acid as templates was synthesized by an in situ polymerization reaction and rendered capillary monolithic column was used in capillary electrochromatographic mode. Good molecular recognition was achieved for phydroxybenzoic acid and good resolution of isomers can be realized.     

含双T切换接口的胶束电动色谱-毛细管区带电泳二维电泳芯片上混合氨基酸的分离富集

基于时间顺序设计提出了含双T切换接口的胶束电动色谱(MEKC)和毛细管区带电泳(CZE)的二维芯片,构建了相应的芯片分析测试系统.基于FITC标记的氨基酸样品的一维MEKC和CZE实验结果,对二维进样时间、二维分离启动时间等二维芯片电泳关键操作参数进行了优化.采用所构建的MEKC-CZE二维芯片电泳分析系统对精氨酸、赖氨酸、组氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的混合样品进行了二维芯片电泳分离分析,计算得到两种分离模式的正交性为56.0%.     

基于整体材料的微流控芯片反相液相色谱-串联质谱平台用于蛋白质分析

微流控芯片高效液相色谱-串联质谱系统具有高通量、高灵敏度等优点,已成为生物样品分析的热点领域之一。本文在玻璃芯片上以甲基丙烯酸十二酯(LMA)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)为单体,制备了以聚丙烯酸酯整体材料为固定相的捕集柱和分离柱。通过在芯片通道末端连接细内径的毛细管作为芯片-质谱接口,并以常规的液相色谱泵和微阀控制流体,构建了芯片反相液相色谱-电喷雾串联质谱(RPLC-ESI-MS/MS)平台,并将其用于分析牛血清白蛋白(BSA)的酶解产物。经过3次平行分析,BSA的序列覆盖率分别为39.37%、37.89%和34.10%(相对标准偏差为7.3%)。采用不同批次制作的芯片构建RPLC-ESI-MS/MS平台,对BSA酶解产物进行分析,其序列覆盖率相当。上述结果表明,该平台具有灵敏度高和重现性好等优点,有望用于蛋白质样品的快速分离和高灵敏度鉴定。     

整体柱在样品预处理中的应用

综述了近年来整体柱在样品预处理领域中的应用,包括整体柱样品预富集同高效液相色谱、毛细管电泳和电色谱的联用,微流控芯片中的整体柱萃取以及近年来整体柱萃取模式的改进等。引用文献65篇。     

功能型微流控芯片实验室的研究及其应用

功能型微流控芯片实验室由芯片、芯片工作站、功能芯片试剂盒等3部分组成. 开展了不同类型的芯片设计,研制了有不同集成度和不同结构的玻璃芯片以及PMMA、PDMS和SU-8等塑料芯片,其中注塑型PMMA塑料芯片已具备规模生产的能力.     

生命分析化学的重要领域——电化学微阵列芯片

生命分析化学是研究与生命活动相关的化学分子检测原理与方法的新兴交叉科学领域。将电化学分析方法与生物芯片相结合形成的电化学生物芯片正在向集成化、通量化、微型化和自动化等方向迅速发展。本文介绍近年来电化学检测在DNA芯片、蛋白质芯片以及适配体芯片等方面有代表性的研究进展。文中阐述了高、低密度电化学DNA芯片的制备与多种伏安检测方法;讨论了多酶电极芯片结构与测定干扰之间的关系,介绍了伏安法、阻抗法等电化学方法在蛋白芯片中的应用进展。此外,还简要介绍了电化学适配体芯片的制备及检测方法,并展望了电化学生物芯片的发展前景。     

Preparation of Polymeric Monolithic Column and Application to the Resolution of Aromatic Compounds in Capillary Electrochromatography

Polymeric monolithic capillary column-poly(GMA-co-EDMA-co-AMPS) was prepared and used for resolution of aromatic compounds ( benz alcohol, 2-phenylethanol, toluene, ethylbenzene ).