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《中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)》 2002年
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微通道电泳芯片系统的原理、方法和应用研究

金庆辉  
【摘要】: 微通道电泳芯片(Micro-channel Electrophoresis Chip, MCE Chip)系统是利用微光机电系统(MOEMS)技术在玻璃、石英、有机聚合物等基片上刻蚀出预设计好的微通道网络,并在其中进行样品的电泳分离,利用光学或化学等方法进行检测。它是毛细管电泳技术和微光机电系统、生物化学、分析化学等多学科的交叉,为分离分析领域提供了一种全新的技术平台,已经开始在生命科学、药物化学、医学等领域得到应用。随着MCE Chip研究的深入开展,将会在更多领域得到应用,具有广阔的发展前景。 本论文在阐述了毛细管电泳原理以及微通道电泳芯片系统原理和发展的基础上,开展了微通道电泳芯片系统的方法和应用方面的研究工作,完成了整个系统的构建,并在此系统上实现了DNA片段的分离分析。 围绕微通道电泳芯片系统的原理、方法和应用研究工作,本论文主要包括以下几个内容: 1.阐述了毛细管电泳的原理,以及微通道电泳芯片系统的原理和研究现状,在此基础上,提出了自己的研究思路; 2.根据微通道电泳芯片原理以及相应的应用要求设计芯片,采用微机械加工技术,选择优质石英为芯片材料制作芯片,并对制作工艺参数进行了优化,完成的芯片微通道内壁光滑,边界平整,完全满足实验要求;对微通道内壁进行修饰处理,有效地减少了内壁对样品的吸附,同时大大降低了电渗流的影响; 3.对筛分介质的筛分机理进行了探讨,并阐述了两种筛分介质的制备方法:直接聚合法和反相乳液聚合法,制备的筛分介质满足DNA片段分离的要求;由于微通道十分细小,筛分介质又具有一定的粘度,为了有效地将筛分介质注入微通道,我们设计了两种灌注方法:真空抽吸法和高压氮气流法; 4.阐述了实验使用的分析样品的制备和标记方法; 5.设计了微通道电泳芯片的电泳操作方法,并用有限元分析软件对在进样和分离条件下,进样口处的电场强度分布进行了模拟分析,在此基础上对电泳操作方法进行了优化,实现了进样量和电泳过程的有效控制; 6.对电场作用下微通道中的样品运动特性进行了探讨,分析了影响样品区带 中国科学院博士学位论文 微通道电泳芯片系统的原理、方法和应用研究 金庆辉 展宽的因素;通过控制进样方法和改变样品浓度和缓冲介质浓度,实现了 样品在进样口处的富集;分析了微通道的弯曲效应对分离效率的影响,与 相同有效分离长度的直通道芯片相比,含有两个半圆环型的弯曲芯片由于 弯曲效应的影响,电泳分离效率大大降低; 7.将该微通道电泳芯片系统应用于不同荧光标记寡核苦酸、DNA片段的分 离分析,实现了寡核着酸的单碱基分辨,同时应用于结核杆菌基因组PCR 产物的分析,实验结果表明此系统可以实现DNA片段的快速高效分析。 同时介绍了激光诱导荧光检测系统的设计和构建; 本论文的研究表明,微通道电泳芯片系统具有分析速度快、检测灵敏度高等优 点。但是影响电泳分高效率的因素很多,同时样品在电场作用下的运动特性很复杂, 要实现DNA片段的单碱基分辨,甚至实现DNA序列的快速测定,还需要进一步 优化电泳分离条件。 微通道电泳芯片系统的研究已经取得了很大的进展,随着各项技术的发展,微 通道电泳芯片将成为微全分析系统的主要组成部件,将会给化学、生物和医药分析 等领域带来重大的变化。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN492

【引证文献】
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1 杨晓博;多通道集成毛细管电泳芯片检测系统的研究[D];大连理工大学;2014年
2 邹志青;聚合酶链式反应芯片系统的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
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1 周佳亮;芯片实验室微流体数学模型的建立及数值求解研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
【参考文献】
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1 金庆辉,陈继锋,赵建龙,徐元森;电泳芯片系统的研制和应用[J];功能材料与器件学报;2001年04期
2 印燕,吴冲若;玻璃与玻璃的静电键合[J];微细加工技术;1998年04期
3 伊福廷,吴坚武,冼鼎昌;微细加工新技术—LIGA技术[J];微细加工技术;1993年04期
【共引文献】
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1 孙磊厚;颜鹏;;基于PROE与ANSYS的空间曲线啮合轮的三维建模与分析[J];常州信息职业技术学院学报;2014年02期
2 潘爱平;王惠民;金庆辉;赵建龙;;微流控芯片电泳免疫法检测β_2微球蛋白[J];南通大学学报(医学版);2008年01期
3 赵小网;张思祥;;基于CO_2激光雕刻机的微流控分析芯片快速制造系统的研究[J];现代仪器;2007年01期
4 王惠民,孙承龙,王跃国,贾春平,丛辉,金庆辉,范亚平,赵建龙;微流控芯片电泳在快速分离尿蛋白中的临床应用价值[J];中华检验医学杂志;2004年09期
5 于建群,王立鼎,刘军山;集成毛细管电泳芯片的结构及其制作技术研究进展[J];中国机械工程;2003年02期
6 李铁,金庆辉,陈继锋,赵建龙,徐元森;微通道电泳芯片系统中信号识别算法的设计与实现[J];功能材料与器件学报;2002年04期
7 彭良强 ,伊福廷,张菊芳,韩勇,张院春 ,邹丽芸;大面积微细结构的电火花加工[J];航空制造技术;2002年05期
8 李铁,金庆辉,陈继锋,赵建龙,徐元森;微通道电泳芯片系统中信号识别算法的设计与实现[J];现代科学仪器;2002年02期
9 何友义;LIGA技术及其在制造可动微结构件中的应用[J];传感器技术;2001年12期
10 殷学锋,方群,凌云扬;微流控分析芯片的加工技术[J];现代科学仪器;2001年04期
【同被引文献】
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1 李卓民;9-芴席夫碱衍生物的合成、晶体结构及性能研究[D];华南理工大学;2012年
2 刘菁;基于微流控芯片的分析检测系统研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
3 金庆辉;微通道电泳芯片系统的原理、方法和应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
4 陈继锋;微通道电泳芯片及其检测系统的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈禾;微流体速度流型影响因素数值分析[D];天津大学;2006年
2 张合宝;微流体有限元分析软件的设计与研究[D];山东大学;2006年
【二级引证文献】
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1 渠柏艳;基于血液样品和微流控芯片技术的细胞分离、PCR扩增及DNA测序方法研究[D];东北大学;2009年
2 许宝建;生物微喷阵列系统的设计、制作与应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
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1 张耀允;基于Java Web的某高职院校协同办公系统的设计与实现[D];电子科技大学;2014年
2 贺赵霞;基于PNP模型微通道电渗流数值模拟研究[D];南昌大学;2011年
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8 肖瑶;王晓娜;徐丹;邹玉红;陈卓;;“Y”型微通道分子扩散特性的数值仿真研究[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年
9 甘伟;许红霞;季辉华;张正龙;张少峰;;标准通道及微通道经皮肾镜碎石取石术在肾结石中的应用效果分析[A];2016年《中国医院药学杂志》学术年会论文集[C];2016年
10 窦晓宁;尚鑫;丁剑波;邢美霞;邵婧;;微通道冷凝器灰堵对冷柜性能及安全的影响研究[A];2015年中国家用电器技术大会论文集[C];2015年
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1 本报记者 陈杰;空调将进入微通道时代[N];科技日报;2008年
2 记者 程亮;微通道,有木有?[N];人才市场报;2011年
3 唐鼎 刘龚献 李金堂;空调行业将掀起一场产业大升级[N];常州日报;2015年
4 记者 何超群 曹连荣;并购国外企业 驱动主业升级[N];绍兴日报;2015年
5 本报记者 郭力方;三花股份获大股东12.8亿元资产注入[N];中国证券报;2015年
6 本报记者 董世梅 张岚;40个大奖量度“创新四川”[N];四川日报;2015年
7 记者 颜伟杰 刘刚 通讯员 孙艺秋;一个新产品打开一个新市场[N];浙江日报;2013年
8 李晖 本报记者 万润龙;新兴产业早布局 “盾安”斩获多矣哉[N];中华工商时报;2016年
9 顾华宁 张岚 董世梅;40个大奖量度“创新四川”[N];四川科技报;2015年
10 本报记者 刘云涛;绿色制药迫在眉睫[N];中国医药报;2016年
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1 金庆辉;微通道电泳芯片系统的原理、方法和应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
2 张龙祥;双支路捕获微通道网络中两相流动特性研究[D];北京工业大学;2018年
3 李东阳;弯曲微通道内弹性湍流特性研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
4 Mawufemo Modjinou;微通道热管太阳能光伏热系统的数值模拟与实验验证[D];中国科学技术大学;2018年
5 姜睿;微通道内乙醇水混合蒸气冷凝的两相流动与传热[D];大连理工大学;2018年
6 高晓博;基于交流动电效应的微流体和微粒子输运数值模拟研究[D];郑州大学;2018年
7 何雪丰;微通道内光热效应致相变两相流动特性[D];重庆大学;2018年
8 张仕伟;分段内凹强化沸腾微通道制造及其性能研究[D];华南理工大学;2017年
9 杜威;微通道内非常规流体液滴生成与界面动力学研究[D];天津大学;2017年
10 邓梓龙;分形树状微通道中流体流动特性研究[D];东南大学;2017年
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1 王吉;微通道电泳芯片筛分介质研究及基因突变检测[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2003年
2 黄林新;表面多孔化微通道制氢反应器的分形构建及其传热传质特性研究[D];浙江大学;2019年
3 陈思;比较微通道和标准通道经皮肾镜取石术治疗2-4cm肾结石疗效:一项前瞻性随机对照试验[D];广州医科大学;2017年
4 崔庆泽;湍流状态下结构参数对超疏水微通道流动阻力的影响[D];华北电力大学;2018年
5 王金瑞;微通道流固耦合系统在微尺度应力场中的动力学特性研究[D];昆明理工大学;2018年
6 程迪;基于堵塞故障分析的微通道优化设计[D];内蒙古工业大学;2018年
7 李文鹏;微通道反应器中2-甲基萘酰基化反应制备2-甲基-6-酰基萘的研究[D];北京石油化工学院;2018年
8 张鑫;微通道反应器内果糖脱水制HMF的CFD模拟研究[D];北京化工大学;2018年
9 毕泽怡;纯铝微通道阵列超声振动辅助微模压成形工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
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