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微流控芯片电泳无泵负压进样装置研制和非水微流控芯片电泳—化学发光检测系统研究

胡红美  
【摘要】:微流控芯片电泳(MCE)能与多种检测技术联用,是微全分析系统中作为分离单元的重要研究分支。目前,在MCE进样中主要有歧视效应的电进样法和无歧视效应的压力进样法,但均需要复杂的电源系统,外围设备也相对庞大,不适应微全分析系统对“微”的发展要求。化学发光(CL)检测无需光源,背景噪声低,是MCE中最理想的检测方式。过氧草酸酯类化学发光反应(POCL)是目前公认的发光效率最高的非酶催化的发光反应,其反应必须在非水的大环境中进行。非水微流控芯片电泳(NAMCE)以有机溶剂替代水溶液作为运行介质的溶剂,是分离分析疏水性物质的有效手段。本文首次提出了以洗耳球作为负压源的MCE无泵负压进样装置,同时对NAMCE-POCL体系进行了研究。 第一章综述了2002~2009年间MCE的压力进样法和POCL的反应机理,以及与常规分析技术(流动注射分析FIA,高效液相色谱HPLC,毛细管电泳CE, MCE)的联用,其中压力进样主要包括正压力进样和负压力进样。 第二章首次提出了以洗耳球作为负压源的进样装置。该装置无泵,简单,低成本,由一个洗耳球,一个三通电磁阀和一组简单高压电源即可完成进样和分离全过程。实验结果和理论推导都证明了该装置在一个较大真空度-250~-30 mbar范围内,每次进样,0.5 s内就能在十字交叉口形成稳定的夹流样品塞,每次样品消耗在51-12 nL范围内,具有满意的重现性和广泛的应用前景。该装置结合微流控芯片在柱检测器,有望进一步实现便携式的分离分析仪器。 第三章首次提出了NAMCE-POCL系统。所涉及的仪器设备简单,一套负压装置实现了NAMCE的进样和POCL试剂的引入,一组简单的高压电源始终施加在缓冲液池和缓冲液废液池而无需电压切换,进样十字交叉口光聚合了一小段500μm长的多孔塞,实现了进样体积随时间可控,末端螺旋型检测池提高了检测灵敏度的同时,由于流动性,避免了反应废液在化学发光反应-检测池中积累而影响到检测的稳定性和重现性。根据POCL非水大环境中反应的特点,采用NAMCE可以避免以前报道的水相电泳介质产生的水相和有机相的界面问题。优化了模型分子罗丹明6G (Rh6G)在NAMCE-POCL系统中的POCL检测条件,在优化条件下测定的检测限为2.1 nmol/L,并成功的应用在混合罗丹明染料Rh123和Rh6G的分离和多环芳烃1-氨基芘的检测中。1-氨基芘的检测限为35 nmol/L。对NAMCE-POCL系统的稳定可靠性进行了评价,其中迁移时间的RSDs为0.29~1.1%,峰高RSDs为1.3~3.1%,峰面积RSDs为2.5~6.9%。实验表明该体系稳定可靠,重现性好,检测灵敏度高,具有广泛的应用前景。


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