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微流控芯片是在微加工和毛细管电泳等基础上发展起来的一种新型的分析技术,该系统采用微加工技术将毛细管通道、微电极、微检测器、微进样装置等集成在芯片上,具有样品用量少,分离效率高,分析速度快,自动化程度高等优点,目前已广泛应用在生命科学、临床医学、药物分析、环境监测等领域,是当今分析科学中最具活力的研究方向之一。本论文对微流控芯片的检测新技术及微流控芯片在药物分析中的应用进行了研究。具体包括如下几个部分:
(1)简要介绍了微流控芯片的现状和发展趋势,对微流控芯片的进样系统、芯片系统、检测系统等方面作了总结和评述,同时总结了微流控芯片在代谢物分析,氨基酸、蛋白质和DNA测定,中药材分析,化学合成药物分析,手性药物分析等领域的应用和研究进展。
(2)研制了一种新型在柱式微流控芯片电导检测装置,在芯片的分离通道上分别设有双T型通道和十字型通道,双T型通道用于进样,十字通道用于检测。十字通道及两端的储液池中充有与分离缓冲溶液相同的电解质溶液,电导电极分别置于两个储液池中,分离通道中的分析物流过十字通道口时,回路总电导率发生变化而得到检测信号。该装置不须填埋电极,电极与样品不接触,避免了电极污染和中毒,电极的更换和清洗简单方便。检测电压和频率分别在2.5~4.0V和700~1700Hz时灵敏度较高。在15mmol/LMES-15mmol/LHis(pH=5.8)的缓冲体系中,实现了K+和Mn2+,Ca2+和Na+的分离检测,K+离子和Na+离子的检出限分别为5.0×10-7mol/L和1.0×10-7mol/L。
(3)研制了一种厚盖片的玻璃芯片的非接触电导检测器,电极板和芯片间相互独立,玻璃芯片盖片作为隔离通道和电极的绝缘层,此绝缘层厚度为1.3mm,与传统的非接触电导检测器相比,降低了芯片制作的要求,仅用普通的玻璃芯片即可实现,节约了芯片制作成本。实验通过优化电极间的距离、长度和宽度、检测器的频率及电压来提高装置的灵敏度。实验初步考察了电极间距-检测频率,电极间距-检测电压对检测性能的影响,在优化的电极间距(0.9mm)、检测频率为100kHz,检测电压为5V(Vp-p),在此条件下,对K+的检出限达到了12μmol/L。
(4)用微流控芯片非接触电导检测法,采用配体交换技术,以Cu2+离子和L型精氨酸络合物作手性选择剂,成功分离了蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、青霉胺的手性异构体。实验对缓冲溶液种类、配体种类、Cu2+离子浓度、pH大小及添加剂等条件进行了优化。优化条件为:缓冲溶液:7.5mmol/L醋酸+0.4mmol/L醋酸铜+0.8mmol/L精氨酸,不加入有机溶剂、表面活性剂、环糊精等添加剂;激发频率:60kHz;激发电压20V、分离电压3.0kV;进样电压300V、进样时间10s。实验结果表明,在优化的实验条件下对上述四种对映体实现了基线分离,分离度分别达到了2.63、2.36、2.80、3.15,检出限达到5μmol/L。本方法首次将配体交换技术手性拆分方法应用在微流控芯片上,此方法具有分析效能高、分析时间短、操作简单、所耗手性试剂量小、重现性好等优点。