微流控芯片这一革命性的技术平台经过20多年的发展,已经展现出巨大的市场前景,为了加快微流控设备走出实验室并进入临床甚至是普通家庭的脚步,首先要解决芯片制作的成本问题,塑料芯片便在这种巨大的需求下应运而生。但是目前使用的大多数塑料芯片往往存在表面疏水和样品吸附等问题,会大大影响分析结果的准确性和重复性,需要通过表面改性技术来控制电渗流（EOF）并抑制分析物与表面的相互作用。在运行缓冲液中加入活性物质是改性表面最为简单实用的方法,目前塑料电泳芯片中所用的缓冲添加剂仍以表面活性剂和中性聚合物为主,小分子表面活性剂普遍存在涂层不均匀、易堵塞通道、稳定性差等问题,而中性聚合物调控EOF的能力有限。为了进一步提高塑料芯片的分析性能,使其更好地满足基础研究和市场开发的需要,本论文考察了几种不同带电状态的高分子添加剂对塑料芯片中EOF的调控作用和电泳性能的改善作用。此外,在分离过程中利用梯度模式来提高复杂样品中不同组分之间的分离度和分析速度,是目前色谱和电泳技术中广泛应用的方法。在芯片微通道内通过改变电压程序控制背景电解质（BGE）在通道中的流动,能够实现组分浓度和pH等多种梯度的建立,有效弥补芯片电泳有效分离距离短带来的不足,从而增强微流控芯片电泳的分离能力。因此,如何在微流控芯片上用一种简单实用的方法构建动态梯度分离模式,并对其在电泳分离中发挥的作用进行研究也是本论文研究的主要内容。本论文共分为六章:第一章:详细介绍了微流控芯片制作中常用的材料性能及工艺技术,芯片表面改性技术的发展现状,芯片电泳中涉及的进样方法、分离模式、检测系统和应用范围。第二章:以羟丙基纤维素（HPC）作为运行缓冲添加剂,通过环烯烃共聚物（COC）芯片电泳-激光诱导荧光（LIF）检测联用的方法在硼砂缓冲液中于30 s内完成了8-氨基萘-1,3,6-三磺酸（ANTS）标记的木糖、葡萄糖和乳糖的分离。三种糖样品的塔板数高达1×106/m,检出限（LOD,S/N=3）的范围为0.15-0.23μmol/L,线性范围为0.5-1.0×103μmol/L,峰面积和迁移时间的相对标准偏差（RSD）不大于3.1%和1.9%。此外,微波辅助衍生方法的联用使实际样品中单糖和寡糖的分离分析速度大大提高。将所建立的方法用于人体尿糖和血糖的分析测定,得到了比较满意的加标回收率92.8%-118.3%;将该方法用于魔芋精粉中的葡甘露寡糖的分析检测,结果证明这不失为一种定性定量分析葡甘露寡糖的有效手段。第三章:将聚苯乙烯磺酸钠（PSSNa）用于异硫氰酸荧光素（FITC）衍生后四种生物胺的电泳分离,可以发现PSSNa能够提供稳定的阴极EOF并且在碱性条件下使四种生物胺达到基线分离。由于大分子量的PSSNa本身带电荷、表面吸附性强、有一定粘度且具有聚合物表面活性剂的性质,可以在芯片电泳过程中同时发挥BGE、表面改性剂、粘度调节剂和假固定相的功能,它的添加能够使得通道内径75μm的COC芯片实现四种生物胺的快速分离,并保证样品的理论塔板数达到8×105/m以上,解决了十二烷基硫酸钠（SDS）稳定性差以及HPC无法调控表面电荷等问题。将LIF检测与PSSNa改性的芯片电泳联用,可以得到该方法的LOD为1.29-3.57 nmol/L,线性范围为0.01-20μmol/L,峰面积和迁移时间的RSD分别不大于3.7%和2.7%。最后将该方法用于鱼肉中生物胺的检测,证明了PSSNa的加入能够在实现快速分析四种生物胺的同时,有效消除衍生试剂和样品基质的干扰,并得到85.4%-112.0%的加标回收率,体现出阴离子聚电解质在芯片电泳分析实际样品时的应用潜力。第四章:用阳离子聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）作为电泳添加剂,能够在COC芯片电泳过程中产生阳极EOF,并且可以在甲醇等有机溶剂的存在下有效抑制疏水分析物在芯片表面的吸附,使得罗丹明B、罗丹明6G和罗丹明123向正极迁移并在COC芯片上得到快速高效的分离。将473 nm LIF检测与芯片电泳联用,可以得到该方法的LOD范围为0.18-16 nmol/L,峰面积和迁移时间的RSD不大于2.9%和3.7%。所建立的方法用于化妆品和食品中罗丹明的分析后最终可以得到86.0%-108.0%的加标回收率。将阳离子聚合物添加剂换为阴离子聚合物聚丙烯酸（PAA）和中性聚合物HPC后对比发现,带电聚合物能够有效弥补中性聚合物作为芯片电泳添加剂的不足,灵活调控通道表面电荷。第五章:在低成本的COC芯片上加工双十字型通道,利用实验室自制的两路程控高压电源实现流体的调控与混合,通过考察仪器的性能以及微通道内的混合效果,验证了通道内浓度梯度条件下实现分离检测的前提条件。实验中首先研究了等度分离条件下BGE中PDDA、乙腈的浓度和酸度等因素对蛋白质电泳行为的影响。结果说明,PDDA和乙腈混合液作为BGE分离异硫氰酸罗丹明B（RBITC）衍生的胸腺五肽、核糖核酸酶A以及溶菌酶时,分析速度较快,但是目标分析物的分离度以及信号强度难以同时保证,而电压梯度和PDDA浓度梯度的形成对这一问题有一定的改善作用,同时乙腈浓度梯度和pH梯度的形成过程会影响分离体系的稳定性。第六章:根据第五章构建的动态梯度可以针对具体的分离对象,通过控制高压的输出模式,在分离通道内构建电场梯度、离子强度梯度、添加剂浓度梯度和pH梯度。本章以非处方药物氨基葡萄糖作为分析物,从等度分离条件出发,研究了电泳缓冲液的离子强度、HPC浓度和酸度等因素对氨基葡萄糖迁移行为的影响。设计不同梯度模式并对其分离效果依次进行考察,以期实现动态梯度电泳改善分离度、缩短分离时间、提高选择性等目的。结果证明虽然FITC衍生后的氨基葡萄糖、甘氨酸、谷氨酸和亮氨酸可以在等度分离条件下于40 s内达到基线分离,但是梯度模式的引入能够有效改善氨基葡萄糖与复杂基质中其他杂质的分离度。