液芯波导-激光诱导荧光微流控电泳系统分析脱氧核糖核酸.doc

液芯波导-激光诱导荧光微流控电泳系统分析脱氧核糖核酸 第34卷 2006年2月 分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告 ChineseJournalofAnalyticalChemistry 第2期 l45～149 ….….…….…一.….… ;研究报告; ;..........…..…..…..…..…..一.: 顺序注射一液芯波导.激光诱导荧光微流控电泳系统 分析脱氧核糖核酸 王世立徐章润樊晓峰方肇伦 (东北大学分析科学研究中心,沈阳110004) 摘要报道了一种基于液芯波导的小型激光诱导荧光微流控分析系统及其在分离检测DNA样品中的应 用.使用6cm长TeflonAF涂覆的石英毛细管作为液芯波导管,同时作为电泳分离通道和荧光检测光路,将 分离后样品的荧光信号传送到检测器.半导体激光器(LD)作为激发光源,产生的荧光信号在波导管出口收 集.设计了一种特殊的出口储液池,直接使用滤光片作为液池的后壁并置于光电倍增管(PMT)窗口处,从 而使全部检测系统仅由LD,LCw,滤光片和PMT四部件组成,达到了结构最简化.使用顺序注射(SI)系统 实现了自动样品更新,该系统通过一种改进结构的可消除气泡的接口与微流控系统联接.采用这种联用系统 实现了溴化乙锭(EB)标记的fiX174一Haen[裂解液中l1个脱氧核糖核酸片段的分离和聚合酶链反应扩增样 品的检测. 关键词液芯波导,荧光检测,微流控系统.顺序注射,脱氧核糖核酸 引言 脱氧核糖核酸(DNA)片段的检测技术在医学诊断,法医鉴定,环境卫生和生化研究等许多领域中 获得了广泛应用.微流控系统电泳分离,激光诱导荧光(LIF)检测DNA片段的研究是近年来微流控 分析系统研究中倍受关注的领域,其研究成果极大地促进了微流控分析系统的发展【1.2J.在已报道的 相关研究中,主要存在着检测系统体积和分离体系的体积相差悬殊,待分析样品和系统运行溶液仍然主 要使用手工操作等问题J,这严重限制了微流控分析系统的实际应用. H.通道微流控系统是一种制作方便,性能稳定的微型分离检测系统,便于进行微流控系统中的分 离检测和进样系统研究【4J.使用液芯波导(LCW)原理可将电泳分离和检测系统进行集成,简化检测 系统结构,减小系统体积J.在微流控体系中实现样品和运行溶液的自动更新,流动注射(F1)系统 和微流控系统联用是一种有效的技术.9.本研究组使用TeflonAF涂覆的熔融石英毛细管制作 H.通道液芯波导微流控系统,发光二极管激发荧光,将FI系统与微流控系统联用,用自由溶液毛细管电 泳方法对3种异硫氰酸荧光素(FITC)标记的氨基酸进行分析检测,获得了良好的信噪比. 本实验在H.通道LCw微流控系统中使用顺序注射(SI)作为溶液传送系统,提高溶液操作的自动 化程度和稳定性;将检测器直接和分离系统进行集成,进一步简化检测光路,使用线性凝胶分离体系进 行DNA片段分离LIF检测的研究,建立了高度自动化的微流控分析系统.使用该系统实现了11个 DNA片段的基线分离分析,并将其成功应用于聚合酶链反应(PCR)产物分析中. 2实验部分 2+1仪器和装置 实验使用的H.通道液芯波导微流控系统结构如图1.H.通道系统主体为LCw管道,即长6cm TeflonAF一1600涂覆的熔融石英毛细管(74mi.d.,364mo.d.,美国PolymicroTechnologies). 2005-03-28收稿;2005-05-23接受 本文系国家自然科学基金资助项目(No 分析化学第34卷 LCw管右端为出口,插入出口储液池中并顶于池后壁上.出口储液池前壁为0.1mm厚黑色橡胶,后壁 直接使用截止滤光片(截止波长550am,上海海光光学元件有限公司),液池总体积约0.2mL.液池侧 壁固定直径1mm的铂电极作为电泳高压电源(HV)的电极.滤光片外贴遮光片,在正对LCW管出口 的位置于遮光片上开2mm×2mm的窗口,光电倍增管(PMT,CR114,北京滨淞光子技术有限公司)的 检测窗正对遮光片上的窗口固定.LCw管的左端为进口端,插入 SI—CE接口中.SI,CE接口为水平放置并上端开口的一段管道, 使用1cm长的聚丙烯塑料制成,如图1放大图.联接sI系统的 小口端使用1cm长泵管(0.5mmi.d.,1.5mmo.d.,美国Ther— moplastics),将其从吸头的细口插入约1mm,用单组分硅橡胶固 定.吸头的粗口端开放,使从sI系统传送的溶液可自由流出. 在泵管口处位于吸头壁上钻0.4mm孔,将LCw管插入,令管 口在泵管口中心线位置附近.电泳电源的另一支铂电极由吸头 开口侧插到所需位置. 全部联用系统的实验装置结构如图2,分为sI系统,微流控 系统和控制系统3部分.sI系统使用注射泵和多通道选位