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熔融石英毛细管膜上的浓度极化效应及其在芯片毛细管电泳中的应用

李婷婷  
【摘要】:随着微流控技术的发展,微纳尺度下分子运动行为的研究成为该领域的一个新的发展方向,并逐渐形成一个新的研究领域—微纳流控学。目前新的微纳流控体系的建立和应用仍是研究的热点,特别是微纳界面上的浓度极化效应及其在微量样品的在线预浓集中的应用潜力更是备受关注 本论文第一章以芯片毛细管电泳中的电进样浓集为主要背景,介绍了相关的双电层理论和电动现象理论,对纳米与微米通道界面上的浓度极化研究及应用情况进行了综述。 第二章,基于原位刻蚀制备的毛细管导电膜,建立了一个离子通道界面,主要利用荧光显微成像的方法对该界面上的浓度极化效应进行了研究。在低离子强度条件下,该毛细管膜对荷电组分表现出明显的浓度极化作用。利用半径不同的荧光探针分子对膜上的离子通道尺寸进行了表征,初步判断通道的尺寸在1.2nm至1.6nm之间。实验发现,刻蚀过程中监控电场强度对导电膜的状态有一定的影响。 第三章,制作了集进样狭缝和毛细管膜于一体的毛细管芯片。在不同的条件下,对浓度极化进行了系统研究,考察了浓集的重现性以及电解质浓度、浓集时间和电压对浓度极化的影响。多次实验表明,施加适当的切向电场可以提高浓集的效率。用荧光探针分子估测至少得到了190倍的浓集效率。 研究表明,石英毛细管膜导电膜不仅可浓缩生物大分子,利用其界面上的浓度极化效应还可对小的荷电组分进行浓缩。预测此毛细管导电膜在荷电组分的在线预浓集中将有很好的应用前景。


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