集成核酸提取的实时荧光PCR微全分析系统

集成核酸提取的实时荧光PCR微全分析系统将核酸提取、PCR扩增与实时荧光检测进行整合,在同一块微流控芯片上实现了核酸分析过程的全自动和全封闭,具有试剂用量少、分析速度快、操作简便等优点。本研究采用微机械加工技术制作集成核酸提取微流控芯片的阳极模,使用组合模具法和注塑法制作具有3D通道的PDMS基片,与玻璃基底通过等离子体键合封装成集成核酸提取芯片。构建了由微流体速度可调节(0~10 mL/min)的驱动控制装置、温控精度可达0.1℃的TEC温控平台、CCD检测功能模块等组成的微全分析系统。以人类血液裂解液为样品,采用硅胶膜进行芯片上核酸提取。系统根据设置好的时序自动执行,以2 mL/min的流体驱动速度完成20μL裂解液上样、清洗;以1 mL/min的流体驱动速度完成DNA洗脱,抽取PCR试剂与之混合注入到反应腔。提取的基因组DNA以链上内参基因GAPDH为检测对象,并以传统手工提取为对照,在该系统平台上进行PCR扩增和熔解曲线分析实验。片上PCR扩增结果显示,扩增曲线明显,Ct值分别为25.3和26.9。扩增产物进行熔解曲线分析得到的熔解温度一致,均为89.9℃。结果表明,此系统能够自动化、全封闭的在微流控芯片上完成核酸提取、PCR扩增与实时定量分析。     

玻璃基质微流控芯片的室温键合技术

芯片键合是微流控芯片加工的一个重要步骤.目前玻璃芯片的键合多采用高温键合技术(500~650℃).     

玻璃微-纳流控芯片的制备及在蛋白质电动富集中的应用

发展了一种以"二次刻蚀"技术制备玻璃微-纳流控芯片的新方法. 首先, 采用紫外光刻和化学湿法刻蚀技术在玻璃基片上加工微米深度的微通道; 去除剩余的光胶后, 在刻有微通道的基片上旋涂一层新的光胶; 再通过二次紫外光刻和湿法刻蚀在该基片上加工深度小于100 nm的纳通道; 最后, 采用室温键合技术, 将带有微纳结构的基片与盖片封合制成玻璃微-纳流控复合芯片. 利用本方法可以在普通化学实验室以简易的设备制得具有微-纳米复合结构的玻璃芯片. 将此玻璃微-纳流控复合芯片成功地应用于以电动离子捕集技术富集荧光素钠异硫氰酸酯(FITC)标记的人血清蛋白(HSA). 结果表明, 对于0.5 mg/mL的FITC-HSA, 30 s内富集倍率可达到200倍以上.     

PMMA基微流控芯片的准分子激光制备方法研究

采用准分子激光微加工技术在PMMA表面加工出了微混合器芯片.实验结果表明,采用准分子激光微加工技术可以加工出尺寸基本符合要求的、连续的、表面光洁度髙和边界整齐的微通道,可以加工出结构复杂的微流控芯片.     

制造玻璃微流控芯片的简易加工技术

报道了在普通化学实验室中设计和加工玻璃微流控芯片的方法。用Adobe Illustrator 8.0软件微流控片图形，通过高分辨率激光照排机在照相底片上制得光刻掩模。用商品匀胶铬板表面的145nm Cr/570nm Az-1805光胶层作为保护层，在50℃刻蚀液（1mol/L HF 1mol/L NaF)中，刻蚀速度为2μm/min。通过彻底洗净加工好的玻璃基片，提高了芯片热键合的质量和成品率。制得的芯片已成功地用于氨基酸分离和PCR扩增。     

CO2激光-化学腐蚀制作金阵列微电极

微电极的制作是微流控芯片电化学检测的关键技术.本文提出CO2激光烧蚀结合化学腐蚀快速制作微流控芯片阵列微电极的方法.在溅射Au/Cr的玻璃基片上涂敷指甲油作牺牲层,利用CO2激光烧蚀开窗口,经化学腐蚀后获得阵列电极,电极宽度为100μm.考察了激光加工参数及牺牲层对电极加工质量的影响,对由键合包封制作的微流控芯片,循环伏安及流动注射分析测试表明,该电极芯片可用于微流控芯片的安培检测.     

玻璃微流控芯片廉价快速制作方法的研究

研究了一种玻璃微流控芯片的快速、低成本制作工艺和方法. 该方法采用商品化的显微载玻片(soda-lime玻璃)作为芯片基质材料, 利用AZ 4620光刻胶代替传统工艺中的溅射金属层或多晶硅/氮化硅层作为玻璃刻蚀的掩膜层, 同时利用一种紫外光学胶键合方法代替传统熔融键合方法实现芯片的键合, 整个工艺对玻璃基质材料要求低, 普通微流控芯片(深度小于50 μm)制作流程仅需约3.5 h, 可降低制作成本, 缩短制作周期. 还系统地研究了光刻胶厚度、光刻胶硬烘时间和玻璃腐蚀液配比对玻璃微流控芯片制作的影响, 获得了优化的工艺参数.     

微流控芯片用于单细胞分析

微流控芯片通道内径一般约10~50 μm.典型哺乳类动物细胞直径一般为8~30 μm,体积为87 fL~4 pL.     

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].     

表面电性可控磁珠微流控芯片在DNA提取中的应用

制备了表面电性可控的氨基化SiO_2@Fe_3O_4磁性复合微球,采用激光刻蚀和热压键合的方法制作了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的DNA固相萃取芯片,将磁珠灌注于芯片通道中,借助永磁铁固定并控制磁珠,将磁珠芯片应用于人类全血中的基因组DNA提取,优化了提取实验条件,并对提取产物进行凝胶电泳和PCR分析。实验结果表明,磁珠微流控芯片成功地从全血中提取出纯度较高的基因组DNA,提取效率约35%,提取液的凝胶电泳条带与商品化试剂盒提取的基因组DNA一致,提取液可用于进一步的PCR反应。     

一种微型FAIMS传感器芯片的研制

基于微机电系统(MEMS)技术,研制了一种微型高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)传感器芯片.芯片尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,由离子化区、迁移区、离子检测区组成.采用真空紫外灯离子源在大气压环境下对样品进行离子化,经过离子化区中聚焦电极的电场作用,实现离子在进入迁移区之前的聚焦,提高离子信号的强度.通过在上下玻璃上溅射Au/Cr(300nm/30nm)金属,并与厚度为200μm、采用感应耦合等离子体(ICP)工艺刻蚀的硅片键合,形成迁移区的矩形通道,尺寸为10mm×5mm×0.2mm.离子检测区为三排直径200μm、间距100μm交错排列的圆柱阵列式微法拉第筒,能同时检测正负离子.采用频率为2MHz,最大电压为364V,占空比为30%的高场非对称方波电压进行FAIMS芯片实验.以丙酮和甲苯为实验样品,载气流速80L·h-1,补偿电压从-10V到3V以0.1V的步长进行扫描,得到了丙酮和甲苯的FAIMS谱图,验证了FAIMS芯片的性能.丙酮和甲苯的FAIMS-MS实验进一步表明FAIMS系统实现了离子分离和过滤功能.     

高效离子抑制色谱法和高效离子交换色谱法检测琥珀酸去甲文拉法辛中琥珀酸的含量

建立了用于琥珀酸去甲文拉法辛中琥珀酸含量测定的高效离子抑制色谱和高效离子交换色谱方法。离子抑制色谱法采用Rezex ROA-organic Acid H+(8%)色谱柱,以2.50×10^-3mol/L硫酸溶液为流动相等度洗脱,流速为0.5 mL/min,进样10 μ L,检测波长为210 nm,琥珀酸的含量按峰面积外标法计算;离子交换色谱法采用IonPac^® AS11-HC色谱柱,以氢氧化钾为淋洗液等度洗脱,流速为1.0 mL/min,进样10 μ L,带DIONEX AERS^® 500 4-mm抑制器的电导检测器检测,琥珀酸含量按峰面积外标法计算。两种方法对3批琥珀酸去甲文拉法辛中琥珀酸质量分数的测定结果分别为:28.8%、28.9%、28.9%和28.2%、28.6%、28.6%。离子抑制色谱法和离子交换色谱法在琥珀酸去甲文拉法辛中琥珀酸的含量测定结果上没有明显不同,可根据实际情况选择。     

Micro flow sensor on a chip for the determination of terbutaline in human serum based on chemiluminescence and a molecularly imprinted polymer

Based on a molecularly imprinted polymer (MIP) as the recognition element, a novel chemiluminescence (CL) micro flow sensor on a chip for the determination of terbutaline in human serum is described. The MIP was prepared by using terbutaline as the template, methacrylic acid (MAA) as the functional monomer, ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) as the cross-linking monomer, and acetonitrile as the solvent. The chip was fabricated from two 50 mm × 40 mm × 5 mm transparent poly (methylmethacrylate) (PMMA) slices. The microchannels on the chip etched by CO₂ laser were 200 μm wide and 150 μm deep. The microsensor cell filled with 2 mg MIP for selectively on line adsorbing terbutaline was 10 mm long, 1 mm wide, and 0.5 mm deep. All reagents were controlled by the syringe pump with an accurate timer. The on line adsorbed terbutaline by the MIP can enhance the CL intensity of the reaction of luminol with ferricyanide. The enhanced CL intensity is linear with terbutaline concentration from 8.0 to 100 ng/mL with a detection limit of 4.0 ng/mL (3σ). The micro flow sensor provides for good reproducibility with the relative standard deviation of 3.6% (n = 7) for 20 ng/mL terbutaline.     

在线二维液相色谱-四极杆飞行时间质谱法检测头孢噻吩钠的杂质谱

建立了在线二维液相色谱-四极杆飞行时间质谱检测头孢噻吩钠杂质谱的方法,有效地解决了流动相中含不挥发性磷酸盐的色谱系统不适合用于液相色谱-质谱快速鉴定杂质的难题。一维高效液相色谱(HPLC)以Symmetry C18为色谱柱,以磷酸盐缓冲液(pH 2.5)和乙腈梯度洗脱;二维以ACQUITY UPLC BEH C18为色谱柱,以0.1%(v/v)甲酸水溶液和0.1%(v/v)甲酸乙腈溶液梯度洗脱。以HLB C18为捕集柱,用0.1%(v/v)甲酸水溶液进行捕集和脱盐,采用正离子模式采集数据。对头孢噻吩钠中6个杂质进行了结构鉴定,对其来源进行了分析,并进一步确证了《中国药典》2010年版对头孢噻吩钠杂质A认定有误。采用本方法可以快速、简便、灵敏地对头孢噻吩钠杂质谱进行检测。     

全二维气相色谱-质谱法检测天然奶油和人造奶油中的脂肪酸

建立了天然奶油和人造奶油中37种脂肪酸的全二维气相色谱-质谱检测方法。样品经甲苯提取、乙酰氯-甲醇（1∶9,v/v）溶液甲酯化衍生后,以DB-5柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）为一维柱、BPX-50柱（2.5 m×0.1 mm×0.25 μm）为二维柱进行分离。升温程序为50℃保持2 min,以20℃/min升温至180℃,以2.5℃/min升温至250℃,以3℃/min升温至300℃,保持5 min。在调制周期为5 s、扫描范围为m/z 40~385的条件下,奶油中37种脂肪酸得到了有效分离和准确测定。将该方法应用于实际样品的分析,检测结果比传统的气相色谱法更灵敏,脂肪酸组成也更丰富,可有效鉴别不同种类奶油的差异成分。该方法不仅为奶油中脂肪酸成分分析提供了新的技术手段,同时在保障奶油的质量安全、鉴别掺假伪劣等过程中发挥重要作用。     

Fabrication of microfluidic chip using micro‐hot embossing with micro electrical discharge machining mold

This study develops an improved method for generating aluminum mold inserts used in the replication of polymer‐based microfluidic chip. Since molding masters that are suitable for microfluidic chip replication must have features whose dimensions are of the order of tens to hundreds of microns, micro electrical discharge machining is employed herein to fabricate an aluminum mold insert of a microfluidic chip. The width and depth of the aluminum mold insert for the microfluidic chip are 61.50 and 49.61 µm, respectively. The surface roughness values of the microchannel and the sample reservoir in aluminum mold insert for the microfluidic chip are 53.9 and 34.3 nm, respectively. PMMA material is adopted as the molded microfluidic chip that is produced by micro‐hot embossing molding. The PMMA material can replicate the microchannel and sample reservoir very well when the aluminum mold insert is used in micro‐hot embossing molding. The results indicate that the most important parameter in the replication of molded microfluidic chip is the embossing pressure, which is also the most important parameter in determining the surface roughness of the molded microfluidic chip. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

仿刺参中皂苷类成分的高效液相色谱指纹图谱

利用高效液相色谱法建立了仿刺参皂苷类成分的指纹图谱,为仿刺参的质量控制提供了新的方法。采用固相萃取制备供试品溶液,选用Zorbox SB-C18色谱柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm),以乙腈-0.1%磷酸水溶液为流动相进行梯度洗脱,检测波长为205 nm,柱温30 ℃。分析了不同产地的10批仿刺参样品,采用国家药典委员会推荐的“中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2004 A版)”处理谱图,确定了6个共有峰。计算了10个样本间的指纹图谱相似度,所得相似度计算结果均大于0.97。该方法具有良好的稳定性和重现性,可用于仿刺参的质量控制。     

制备液相色谱法分离纯化碘帕醇

基于制备液相色谱法,开发与优化了碘帕醇的分离纯化工艺,制备得到高纯度碘帕醇样品。实验首先在分析水平发展碘帕醇的反相分离方法,考察了两种不同键合量的反相C18固定相、柱温和上样量对碘帕醇的保留、分离度和峰形等的影响。结果表明,碘帕醇在键合量为13.7%的反相C18-1分析柱（250 mm×4.6 mm,10 μm）上保留较好,且可与杂质有效分离;柱温升高,碘帕醇保留变弱,和杂质之间的分离度降低,最终选用20~25℃作为分离纯化的温度;上样量增加,碘帕醇出峰时间提前,不利于前杂的去除。在制备水平上,以水和甲醇为洗脱剂,在20℃条件下使用装填C18-1固定相的制备柱（270 mm×50 mm,10 μm）对碘帕醇进行分离纯化,制备的碘帕醇样品的色谱纯度可达98.97%,回收率为93.44%,各项有关物质均符合限量规定。该方法可以在保证高回收率的条件下有效降低杂质水平,为碘帕醇分离纯化生产工艺的开发提供新方法。     

Single‐step CE for miniaturized and easy‐to‐use system

We developed a novel single‐step capillary electrophoresis (SSCE) scheme for miniaturized and easy to use system by using a microchannel chip, which was made from the hydrophilic material polymethyl methacrylate (PMMA), equipped with a capillary stop valve. Taking the surface tension property of liquids into consideration, the capillary effect was used to introduce liquids and control capillary stop valves in a partial barrier structure in the wall of the microchannel. Through the combined action of stop valves and air vents, both sample plug formation for electrophoresis and sample injection into a separation channel were successfully performed in a single step. To optimize SSCE, different stop valve structures were evaluated using actual microchannel chips and the finite element method with the level set method. A partial barrier structure at the bottom of the channel functioned efficiently as a stop valve. The stability of stop valve was confirmed by a shock test, which was performed by dropping the microchannel chip to a floor. Sample plug deformation could be reduced by minimizing the size of the side partial barrier. By dissolving hydroxyl ethyl cellulose and using it as the sample solution, the EOF and adsorption of the sample into the PMMA microchannel were successfully reduced. Using this method, a 100‐bp DNA ladder was concentrated; good separation was observed within 1 min. At a separation length of 5 mm, the signal was approximately 20‐fold higher than a signal of original sample solution by field‐amplified sample stacking effect. All operations, including liquid introduction and sample separation, can be completed within 2 min by using the SSCE scheme.     

反相液相制备色谱法结合超临界流体制备色谱法分离纯化海风藤中的化合物

建立了基于反相液相制备色谱和超临界流体制备色谱的组合方法,用于分离纯化醇提水沉后石油醚层中的海风藤。首先以甲醇作为改性剂,采用醇提水沉法去除海风藤甲醇提取物中的叶绿素,加入硅藻土后用石油醚回流富集目标成分。选用反相C18制备色谱柱将其分为18个组分,然后将组分在SFC模式下进行制备。选用酰胺色谱柱,以甲醇为改性剂,在柱温30℃、背压15.0 MPa的条件下进行分离。基于反相色谱和超临界流体色谱不同的分离选择性,最后分离得到6个高纯度化合物。该法展示了反相制备色谱和超临界流体制备色谱在海风藤分离纯化方面的优势,特别是超临界流体色谱在天然产物的分析和制备方面的巨大潜力。