基于取样探针的微流控试样引入系统的研究

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1、浙江太堂簋±堂位i盆玄擅要摘要微流控学是在微米级通道中操控微升至飞升级流体的技术与科学，自从二十世纪九十年代提出以来，已经在分析化学中得到广泛的应用。其目的是将在常规实验室中进行的试样引入、预处理、混合、反应、分离和检测等分析操作集成到微型化、自动化的微流控系统中，最终目标是实现分析系统的便携化。微流控分析系统可以分为均相的流动分析系统和基于液滴的间隔相分析系统，也可将其分为基于芯片的和基于毛细管的微流控系统。目前，微流控系统发展的主要瓶颈之一是宏观体系与微流控系统的衔接问题，发展针对不同试样的高通量试样引入技术，对于微流控分析的发展和应用至关重要。本文对基于取样

2、探针的微流控试样引入技术进行了研究，分别建立了基于芯片和基于毛细管的液滴分析筛选系统，以及毛细管薄层色谱系统。第一章首先综述了基于取样探针的微流控试样引入技术的研究现状，包括耦合式及一体式的取样探针的加工方法及其应用。同时，对于目前正在兴起的微流控液滴分析系统的研究进展也进行了相应介绍，包括液滴的生成及操控、液滴的检测，以及系统的应用。第二章搭建了基于毛细管和缺口管阵列的微流控液滴分析系统。系统由缺口型试样管阵列、毛细管和微量注射泵组成，不需要复杂的微加工技术和设备，操作完全自动化，可以通过调节进样顺序、进样组分、进样时间和流速等参数，灵活而又精确地控制每个液滴的

3、大小和组成。将该系统初步应用于液滴内多种反应和液滴间的相问传质研究，展示了该系统在化学、生物学和医学等领域所具有的广泛的应用前景。第三章首次建立了基于一体化取样探针和缺口管阵列的微流控芯片液滴分析系统。将试样引入、试剂加入和液滴生成等单元集成于一体化取样探针内，实现对不同试样的高通量试样引入及液滴生成。该系统集成度高，自动化程度高，可达到很高的换样通量，为目前微流控液滴分析系统提供了一种新的试样引入方法。该系统被成功应用于蛋白结晶实验中沉淀剂的筛选以及酶抑制分析中的抑制剂筛选。第四章提出了～种基于玻璃毛细管的薄层色谱分离方法。在拉尖的毛细管内填充薄层色谱硅胶固定相

4、，利用手工点样和缺口管技术完成进样，采用简易和缺口管阵列两种展开模式。系统具有点样方法简单，操作方便，展开剂消耗少的特点。该系统被初步应用于混合染料和中药大青叶的分离。关键词：试样引入。微流控芯片，毛细管，高通量，液滴分析，薄层色谱ABSTRACTMicrofluidicsisthescienceandtechnologythatmanipulatesmall(nL～fLscale)amountsoffluidsinchannelswithdimensionsoftenstohundredsofmicrometer,whichhavebeenwidelyappli

5、edinanalyticalchemistry．Itsobjectiveistointegrateallofthemodulesperformedinroutinelaboratories，includingsampleintroduction，pretreatment，transportation，mixing，reaction，separationanddetection，intoacompactdevicetoachievetheminiaturization，automatizationandintegrationofthewholeanalyticals

6、ystems，providingadvantagesofhighthroughput，lowsamplesandreagentsconsumptionandlowcost．Nevertheless，oneofthemajorbottleneckinthedevelopmentofmicrofluidicanalyticalsystemsliesinworld-to—chipinterface，whichmeanssampleintroductionfromexternalsystems(止～mLscale)intomicrofluidicsystems(below

7、nLscale)isofgreatsignificancetomicrofluidics．Thisdissertationisdedicatedtorelatethedevelopmentofmicrofluidicsampleintroductiontechniquesbasedonsamplingprobesandtheirapplicationsinchip—basedandcapillary-baseddropletanalysis。∞well鹤inthinlayerchromatography(TLC)．Inchapterone，thedevelopme

8、ntofs