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《浙江大学》 2011年
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化学发光在微流控芯片分析中的应用研究

王修中  
【摘要】:微全分析系统具有试剂消耗量少、分离效率高、易于微型化和便携化等特点成为当前研究的热点,已应用于多种生化分析中。混合对任何化学和生化反应来说是最基本的、也是必需的,然而随着通道尺度的减小,流体达到均匀混合的难度增加。另外伴随着样品用量的减少,对检测器的灵敏度和响应速度则提出了更高的要求。 化学发光检测依靠自身的化学反应产生光信号,无需外加光源,结构简单,易于微型化;同时也无散射光的影响,背景信号低,具有很高的信噪比,常用作微流动注射和芯片毛细管电泳的检测器。然而目前报道的有关微流控芯片化学发光检测体系的灵敏度和重现性都不能令人满意。究其原因,我们认为是待测组分与发光试剂的混合效率不高以及在线引入试剂的过程中,由于芯片通道的网络结构引起不同通道中的液流相互影响造成的。 本文第一章从化学发光的原理及常用体系,化学发光检测器在微流控芯片系统中的应用,微通道中液流的混合和微流体的驱动几方面进行了综述。 第二章中提出了一种快速、灵敏的微流动注射化学发光体系,利用Pt2+在碱性条件下催化鲁米诺-过氧化氢化学发光反应,首次将其应用于商品药物和癌症病人血清中顺铂含量的测定。在研究微通道结构对试剂混合效率影响的基础上,讨论了介质pH、发光试剂浓度和流速以及通道的大小对检测灵敏度的影响。同时提出用1,10-邻菲罗啉作为掩蔽剂,消除待测样品中其他共存金属离子的干扰。通过采用设计的双螺旋形结构的检测池,不仅增加了检测通道的长度,同时也增加了待测样品与发光试剂的混合效率,大大增强了化学发光检测的灵敏度。在最佳条件下,对Pt2+的绝对检出限为2.48×10-15mol。该系统具有试剂消耗少(2.0μL),样品通量高(72 h-1)和简便快捷等优点。 在第三章中,我们提出了一个用于微芯片电泳分离和化学发光检测体系的新接口技术。通过在分离通道始端紫外光聚合一小段整体柱作为一个选择性阀,该选择性阀可以阻止压力流,防止发光试剂传输过程中对电泳分离的影响。但在外加电场作用下,同时又允许分离通道内电泳迁移过程的发生。可变体积的样品载入和发光试剂的传输仅通过 一个简单的负压装置即可实现。该操控装置由微型真空泵,三通电磁阀,针形阀和单路电源组成,所有的这些微型化器件都是商品化的。实验过程中整个体系能量消耗非常少,仅为4W,绿色,环保。该体系成功用于人血清和茶叶中金属离子的测定,具有较高的灵敏度和良好的重现性。 第四章中,借助紫外光直接在芯片分离通道中原位合成整体柱固定相,在第三章的基础上,采用负压结合电动力进样方式,首次利用芯片电色谱化学发光体系用于未标记氨基酸的直接分离和测定。以具有重要临床意义及药用价值的甘氨酸、谷氨酸、精氨酸及天冬氨酸几个标准物为对象,评估该系统的可行性,并考察了该系统的各种性能。结果表明该系统具有整体微型化和操作单元简单方便等优点,另外本法的最大优点是不需要对待测氨基酸进行复杂繁琐的衍生过程。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O657.39

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