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聚合物微流控芯片在生物分析中的应用研究

屈海云  
【摘要】:本论文以微流控分析芯片为研究对象,通过设计和开发新型的材料表面修饰、生物分子固定方法和检测模式,为蛋白质组学研究提供高效、快速的分析手段。 论文综述了微流控芯片制作材料、加工方法、检测技术和实际应用等方面的研究工作及进展,并对蛋白质组学研究中常用的分离分析方法和最新技术进展进行了介绍。 论文研究工作主要按照如下步骤展开:以高分子聚合物——聚甲基丙烯酸甲酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯微流控分析芯片作为主要对象,发展了聚合物材料表面的修饰新方法,成功实现了芯片微通道内生物识别分子的有效固定,并将该方法应用于蛋白质组学等相关生物分析领域。提出了微流控芯片体系中,生物分子电化学检测的新方法,对其用于氨基酸等物质分析检测的可行性进行了初步探讨。具体内容包括以下几个部分。 1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片表面修饰方法研究:通过高分子无规共聚反应合成了(BMA)_x-(MAOPTAS)_y[(甲基丙烯酸丁酯)_x-(γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷)_y],首次实现了PMMA材料表面的硅烷化改性,成功地在憎水且化学惰性的聚合物表面引入活性基团,而且为后续的生物识别分子固定研究提供了广泛的可能性。采用热压法制作了简单构型的PMMA微流控芯片,通过化学改性方法引入的硅烷化活性基团与溶胶-凝胶之间的缩合反应,实现了蛋白质等生物分子在芯片微通道内的固定。 2 聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片在酶分析中的应用:采用上述固定方法,制备了PMMA蛋白质酶解微反应器。以生物大分子细胞色素c(Cyt-c)和牛血清白蛋白(BSA)为反应底物,通过基质辅助-激光解吸时间飞行质谱(MALDI-TOF)对固定化酶的生物活性进行了表征。在保证酶解效率的前提下,只需几秒钟的时间,即可完成对蛋白质的完全酶解,为文献报道的最低值。本研究为蛋白质组学中未知蛋白的酶解鉴定提供了一个简单、迅速且行之有效的新方法,大大节约分析时间的同时有效地降低了分析样品的消耗量。 3 聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片在手性分离分析中的应用:采用上述固定方法,将具有手性识别作用的蛋白质——牛血清白蛋白(BSA)固定于PMMA芯片微通道内,制备了蛋白质类手性固定相,并用于对映异构体的手性拆分。与常规方法相比,具有


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