分离科学第十章其他分离方法

分离科学第十章其他分离方法第1页，共41页，2023年，2月20日，星期四什么是微流控?

通过微机械、电、磁、压力等多种方法对微米尺寸通道或者腔体里面的流体进行操控，实现流体的混合、分离，从而完成溶质的富集、反应、分离与检测等功能。第十章其他分离方法第2页，共41页，2023年，2月20日，星期四微流控芯片的特点：(1)效率极高，多数在数秒或几十秒内完成进样、富集、反应、分离检测等操作；(2)试样和试剂消耗少；(3)芯片尺寸小，便携，适合现场分析；(4)材料消耗少，批量生产后成本可望大幅度降低，利于普及；(5)目前，加工过程仍然较长，前处理功能不够完善，仍需研究。第十章其他分离方法第3页，共41页，2023年，2月20日，星期四微流控芯片的分类：(1)材料不同

硅、玻璃、石英、高聚物、复合材料(杂化)(2)功能不同高分辨分离芯片、微采样芯片、微检测芯片、细胞分析芯片、前处理芯片、化学合成芯片、多功能集成芯片等第十章其他分离方法第4页，共41页，2023年，2月20日，星期四微流控芯片的结构特点：微通道宽度和深度为微米级

尺寸效应:w很小，因此造成雷诺数通常远小于1，此时液体中的惯性效应可以忽略，不会产生流体内的对流效应(混合)，液体以层流状态流动。第十章其他分离方法多相层流技术：无膜过滤、渗析、萃取、进样中夹流进样、门式进样、二维电泳中的二次进样等。第5页，共41页，2023年，2月20日，星期四微尺度下扩散效应明显：第十章其他分离方法扩散系数最大的H+，扩散迁移10m的距离，时间只需要10ms，迁移1cm的距离，时间需要104s(2.8h)。对于较大的病毒分子(300nm)，其扩散迁移10m的距离，也只需要20s，迁移1cm的距离，时间需要107s(230天)。可利用该效应进行混合第6页，共41页，2023年，2月20日，星期四芯片材料与芯片加工硅、玻璃

、石英高分子聚合物（PDMS、PMMA、PC）光刻、蚀刻

模塑法热压法激光烧蚀技术第十章其他分离方法第7页，共41页，2023年，2月20日，星期四玻璃基片上涂铬层和光胶层UV曝光并进行显影去掉铬层进行湿法刻蚀玻璃

洗去光胶层和铬层与盖片封合组成芯片玻璃芯片的制作过程光胶层铬层玻璃基片第十章其他分离方法第8页，共41页，2023年，2月20日，星期四模塑法加工高分子材料芯片第十章其他分离方法PMMA芯片第9页，共41页，2023年，2月20日，星期四打印模板技术(PDMS芯片）管道制作和微珠固定同时完成第十章其他分离方法第10页，共41页，2023年，2月20日，星期四用于研制各种功能的生化分析芯片等离子体处理抗原抗体反应芯片原位制备金纳米粒子修饰芯片第十章其他分离方法第11页，共41页，2023年，2月20日，星期四直接打印PET芯片技术AnalBioanalChem2005,382,192LabChip2005,5,974RACEBI微混合器使功能单元的集成变得简单易行第十章其他分离方法第12页，共41页，2023年，2月20日，星期四热压法加工高分子材料芯片第十章其他分离方法第13页，共41页，2023年，2月20日，星期四多相层流技术的应用例子：第十章其他分离方法两相层流制备聚合物膜第14页，共41页，2023年，2月20日，星期四第十章其他分离方法多相层流技术用于通道内电极加工第15页，共41页，2023年，2月20日，星期四第十章其他分离方法多相层流进行微通道局部修饰-硅烷化第16页，共41页，2023年，2月20日，星期四第十章其他分离方法多相层流限流作用免疫反应第17页，共41页，2023年，2月20日，星期四第十章其他分离方法多相层流萃取微流控芯片测定Co第18页，共41页，2023年，2月20日，星期四窄进样通道微流控芯片第十章其他分离方法用于样品富集的微流控芯片：第19页，共41页，2023年，2月20日，星期四电堆积示意图-非均匀场强第十章其他分离方法第20页，共41页，2023年，2月20日，星期四

利用激光原位合成纳米多孔甲基丙烯酸酯膜，可拦截分子量大于5800Da的分子，用来蛋白质的预富集。第十章其他分离方法第21页，共41页，2023年，2月20日，星期四

浓缩机理：纳通道的深度与双电层的厚度是可比的，双电层发生重叠。由于PDMS和玻璃表面带负电，纳通道与电中性的溶液相比，电势更低，所以排除阴离子进入纳通道，而阳离子则在纳通道内富集，保持整个纳通道为电中性。即纳通道为阳离子选择性。带负电的蛋白质不能进入纳通道，但在电渗流的作用下在正极一侧的微通道/纳通道界面富集。第十章其他分离方法纳通道富集芯片第22页，共41页，2023年，2月20日，星期四ABA电击穿前B电击穿后db-+a-+c-+c-+d-+b-+a-+荷负电的荧光素不能通过纳米通道而实现富集荷正电的罗丹明B可通过纳米通道不能富集微纳流控芯片中样品的高效富集。第十章其他分离方法第23页，共41页，2023年，2月20日，星期四ad+-b-+c-+

利用纳米通道的这种效应，进行了蛋白质的富集实验。在10分钟的时间内蛋白质的浓度提高103~105倍。第十章其他分离方法第24页，共41页，2023年，2月20日，星期四微流控芯片过滤：第十章其他分离方法第25页，共41页，2023年，2月20日，星期四微流控芯片过滤：第十章其他分离方法第26页，共41页，2023年，2月20日，星期四微渗析芯片：第十章其他分离方法第27页，共41页，2023年，2月20日，星期四双微渗析芯片：第十章其他分离方法第28页，共41页，2023年，2月20日，星期四电色谱微芯片第十章其他分离方法围堰式填充电色谱芯片第29页，共41页，2023年，2月20日，星期四微加工技术制作的电色谱微芯片第十章其他分离方法分离多肽第30页，共41页，2023年，2月20日，星期四免疫吸附分离微流控芯片第十章其他分离方法第31页，共41页，2023年，2月20日，星期四一种快速检测心肌肌钙蛋白的生物传感器。线性范围0.01-5ng/mL检测限0.01ng/mL银染时间缩短为18分钟第十章其他分离方法第32页，共41页，2023年，2月20日，星期四一种微流控芯片体系中检测双蛋白的方法心肌蛋白的线性范围在0.05~50ng/mLＣ-反应蛋白的线性范围在0.5~200ng/mL。第十章其他分离方法第33页，共41页，2023年，2月20日，星期四基于磁珠的生化进样和免疫分析芯片第十章其他分离方法a:注入磁性微珠b:分离及保持微珠c:样品负载d:固定目标抗原e:负载标记抗体f:加入酶底物进行检测g:清洗磁珠备用于下一次分析第34页，共41页，2023年，2月20日，星期四用于药物筛选和研究的微流控芯片第十章其他分离方法（A）含有高密度芯片阀用于研究微生物生长（B）在微通道连接独立的环形微井筛选候选药物。第35页，共41页，2023年，2月20日，星期四二维分离微流控芯片第十章其他分离方法第36页，共41页，2023年，2月20日，星期四二维分离微流控芯片第十章其他分离方法IEF-CGE第37页，共41页，2023年，2月20日，星期四一种糖尿病多指标检测微流控阵列芯片第十章其他分离方法实现了血清中葡萄糖、乙二醛、丙酮醛、乳酸、尿酸