生物芯片技术第五章 微流控2014.ppt

液液萃取的目的是将被分析物从一种液体提取到另一种与之不相溶的液体中。实现这一目的有两个条件,两相间的充分接触和萃取完成后两相的完全分离。在微流控芯片上,通过两相在微通道内的反向层流可以同时实现上述两个条件,从而达到高效的液液萃取。 * 膜过滤具有更好的选择性,通过控制膜孔径的大小,它可以实现分子水平的分离。在微流控芯片上,多孔膜结构的引入可归纳为两种方法:一是借助于商品化的微孔滤膜;二是通过精细加工技术直接在微通道内加工出多孔膜。 * 传统的渗析是一个缓慢的过程,常需数小时甚至数十小时才能使膜两侧溶液 中离子或分子达到平衡,其因有二:①扩散是唯-的相转移推动力,在膜两侧溶液 的浓度梯度较小的情况下速率很低;②所需样品量较大。以芯片上的微通道网络 为基础的芯片实验室技术因长于微小体积样品处理而有望在一定程度上弥补这一 缺陷 所谓渗析(dialysis),是指在半透膜两侧组分间浓度梯度驱动下, 小分子质量物质从膜的一侧扩散至另-侧溶液,大分子质量物质则因不 能透过半透膜而被截留在原溶液中,从而使原溶液中的大小分子得以分 离的一项膜分离技术。渗析膜通常由纤维素酯或再生纤维素等材料制 成,截留分子质量从100Da至3tllJ kDa不等。在芯片上集成渗析膜通 常采用“三明治” 手段,在两片带通道的塑料芯片(材质包括聚碳酸酯, 聚亚酰胺,PDMs等)间夹入一片渗析膜,通过机械固定或其他手段使 之对齐并紧密封接在一起 * * (a)为背景电解质和尾随电解质的注入; (b)为样品和前导电解 质混合溶液的进样? 号池接地,2号池高压;(c)为样品浓缩——1 号池接地,6号池高压; (d)样品分离——5号池接地,6号池高压 * 等速电泳 等速电泳是一种基于离子淌度差异的移动边界电泳技术,它采用两种不同的缓冲液系统:一种称为前导电解质,充满整个芯片通道;另一种是尾随电解质,置于一端的储液池。前者淌度高于任何样品组分,后者则低于任何样品组分,被分离的组分按其不同淌度顺序排列在其中,以同一速度迁移。 等速电泳原理示意图 样品预处理-等速电泳 等速电泳 (a)为背景电解质和尾随电解质的注入; (b)为样品和前导电解质混合溶液的进样— 4号池接地,2号池高压; (c)为样品浓缩—1 号池接地,6号池高压; (d)样品分离—5号池接地,6号池高压 样品预处理-等速电泳 End 1、什么是电渗？与电泳有何区别？电渗流如何控制？ * 加入阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠（SDS），可以使壁表面负电荷增加，zeta电势增大，电渗流增大； 加入有机溶剂如甲醇、乙腈，使电渗流减小 * * * 会出现不同质荷比组分的歧视效应：迁移速度快的组分进样量大,迁移速度慢的组分进样量小,且这一歧视效应亦有可能随试样基体组成的不同而发生变化此外,时间进样法在进行小体积注样时,对注样时间控制的准确度要求较高,否则将严重影响系统的分析精密度T形流路时间进样法的另一个问题是换样问题,该流路进行试样更换操作非常不方便,需将试样通道内的试样全部更换,方可进行下一个试样的分析,而此试样通道没有专供试样废液流出的通道,只能由分析通道流出,如此则不仅因换样占用分析通道而造成整个分析系统分析时间的增加,也有可能使分析通 * 门式进样法在注样-分离分析阶段,试样通道和分析通道内液流可同时保持连续流动的状态,其优点是便于换样操作,可在分离分析的同时进行试样更换操作,而不会影响正常的分离分析操作,也不会占用额外的分析时间这一特点对系统进行多试样连续监测和芯片上多维分离具有重要意义但电动进样的歧视效应问题在此种进样方法中依然存在。 * 体积进样法的一个特点是进样体积(进样量)固定,如需在一个分析系统中变换多个进样体积,采用上述的流路则不易实现在使用体积进样法时,目前多数系统是采用只有一个进样体积的芯片,需变换体积时通常采用加工不同进样体积芯片的方法来实现。 泄漏效应对进样系统的不利影响有两类:试样带进入其他通道;其他通道液流进入分析通道。前者具体表现为:试样带展宽,分离效率下降;试样带组成改变;试样体积随充样时间增加,不易控制,进样重现性下降等。后者具体表现为:检测信号背景增加,基线不稳,严重时干扰正常测定,检测限升高 * 体积进样法过程中，微通道系统内各流路之间均为开放互通体系,未使用微阀进行通道的封闭试样在经过与其他通道交汇口时,扩散效应和对流效应的存在会造成液流间的相互混合,产生试样的泄漏因此,上述各进样方式均存在着不同程度的液流泄漏问题,其中以体积进样法较为严重泄漏效应是具有微系统特殊性的一个现象虽然在宏观流动体系中亦存在泄漏效应,但其影响较小,通常可忽略在微尺度下,泄漏效应的影响远比宏观体系显著,因此,目前已成为微流控技术中重要研究内容之一。 体积进样法的一个特点是进样体积(进