第一章微流控芯片上的功能材料研究
本章引论
微流控芯片实验室又称微流控芯片(Microfluidics)或者芯片实验室C lab-on-chip，主要是指在一块只有几平方厘米的芯片上集成构建成的化学，生物或者医学实验室。它把生物和化学，医学等领域中所涉及的关于样品的制备，反应，分离，检测或者细胞的培养，分选，裂解等这类基本操作浓缩于一块很小的微米级通道的芯片上。这种由微米级通道形成的网络结构，因为可以控制流体贯穿整个系统，常用来实现常规实验室中化学或生物，医学的各项功能。
在20世纪90年代初，由科学家A. Manz等提出“微全分析系统”Miniaturized total analysis systems, TAS的概念后，在之后的几十年里，有关研究内容也不断被各类期刊报道或综述，如Nature Science PNAS AnalticalChemistry Lab on a Chip等。伴随着微机电加工技术和分离检测手段的快速发展，实验室内制作微流控芯片的技术日益完善，为微流控芯片向自动化，自动化，便携化创造了条件。从而实现对检测样品进行更快速，更灵敏，更准确以及低成本的分离和检测。这一技术概念将引领未来微流控芯片的发展趋势，相信在不久的将来这种由微流控芯片高度集成化的便携式的小型仪器会进步大众人们的家庭中发挥作用。
1.2微流控芯片
2. 1发展历史及概述
微流控芯片是指在一块只有几平方厘米的芯片上构建化学生物或医学实验室。微流控芯片主要是利用微细加工技术将微通道，微泵，微阀等功能元器件像电子集成电路一样，将它们集成到芯片上实现样品微量化。并且将进样、反应、分离、检测与一体实现快速、高效、低耗的微全分析「9一“」。微流控芯片是一种新型的微全分析系统。这种系统有着许多优点:如可以提高检测效率，可将原本需要几十分钟甚至几个小时的工作时间缩短到几分钟之内完成。而且由于体积微小，一般都是在几个平方厘米左右，其中的通道宽度更是在几十微米之内，所以在分析过程中所需要的样品和试剂量非常的少，通常是微升级。这种情况有利于在分析有毒样品或者稀少样品时，由于用量微小因此不会对分析者造成危害并且不会造成样品的浪费。与此同时在分析过程中产生的废液对环境污染也较小，再有，使用微流控芯片方法分析样品可以大幅度的降低成本。一方而是制造小型仪器设备的材料消耗量少，另一方而是对一些昂贵的化学品来说微流控芯片的使用可以减少其消耗量并大大降低成本，最后是应为微流控芯片具有高度的集成性和微小的体积，便于携带用来进行户外操作十分的方便
实际上，利用微流控芯片作为微分析方法在上世纪90年代初的出现并不是偶然的，是有着根源并经过一系列的技术发展与提高。最早追随到本世纪六十年代初，它使传统分析化学的场所由以瓶罐、试管、玻璃仪器等转移到了内径为毫米级别的长玻璃管或聚合物管中，将液体传送以及分析过程在其中进行。但由于分析管的长度仍然在米的数量级别上，所以无法进一步减小仪器的体积以及试剂的消耗量，在分析速度上没有明显的提高。到了20世纪90年代初的时候，瑞士科学家Manz提出了“微全分析系统”的概念。世界范围内的研究开始于90年代的中后期，其发展主要经历了三个阶段。第一个阶段在整个90年代，微流控芯片更多地被认为只是一种分析化学学科的平台，所以和“微全分析系统”的概念常常混用。在那个年代，由于最早引入系统的操作单元式毛细管电泳，最常见的操作往往也是电泳，在所设计的装置上进行了电泳分离的实验，并与常规方法作了比较。实验结果非常令人满意，并且通过比较，发现了其许多优于宏观分析系统之处。
2.3 结果与讨论....... 37-41
2.3.1 聚乙二醇凝胶柱....... 37-38
2.3.2 蛋白质和葡萄糖....... 38-39
2.3.3 实际尿液样品....... 39-41
2.4 小结与展望 .......41-42
第三章 固相微萃取整体柱在微流控芯片上对绿茶样品中茶多酚....... 42-56
3.1 引言....... 42-43
3.2 实验部分....... 43-47
3.2.1 试剂与仪器....... 43
3.2.2 微流控芯片制作....... 43-44
3.2.3 制备整体柱材料....... 44-45
3.2.4 GMA-EDMA 整体柱上....... 45
3.2.5 化学发光检测....... 45-47
3.2.6 茶叶样品....... 47
3.3 实验与讨论....... 47-55
3.3.1 制备 GMA-EDMA .......47-48
3.3.2 所制备的固相微萃取柱对.......48-49
3.3.3 化学发光检测条件....... 49-51
3.3.4 茶多酚对发光强度....... 51-52
3.3.5 该化学发光体系....... 52-53
3.3.6 干扰实验....... 53
3.3.7 实际应用 .......53-55
3.4 小结与展望 .......55-56
第四章 结论....... 56-57
结论
在本论文的研究中，利用微流控芯片上组装新型材料。构建了微流控芯片与化学发光联用的分析平台，提出了将固相微萃取整体柱集成于芯片上的分析新方法，实际样品萃取和直接在线检测。采用微流控芯片集成新型材料的技术对样品进行分析，有效地降低了样品和试剂的消耗量，简化了操作步骤，节约了检测的时间，成为一种可以应用于现场检测和复杂样品快速分析的有力手段。
以聚乙二醇微阵列整体柱为模型，在微流控芯片中制备聚乙二醇整体柱，检测人体尿液中的葡萄糖和蛋白浓度，实现在短时间内无需仪器便可直接观察检测结果。建立的聚乙二醇微凝胶柱只需改变探针分子，就可以成功的用于平行检测多个组分。另外，检测结果非常易于观察，不需要通过大型仪器，只需要肉眼就可以观察。因此，这项技术可以应用于农村地区或者缺乏仪器设备和操作人员的边远地区。与纸基芯片相比，本工作减少了材料上的消耗和制作工艺上的复杂性。这种成本低，操作简单，便携式的诊断设备，将有助于一些工业化程度较低的地区和某些特殊情况下需要快速，简单为疾病诊断和检测的地方。
通过对微流控芯片上的新型材料的研究，制备集成于芯片上的固相微萃取整体柱材料。建立了茶叶中茶多酚的萃取和检测平台，并连接化学发光检测用于茶叶样品中的茶多酚的检测，实现了在线富集无需洗脱即可检测技术。在检测茶多酚分析上，有着高灵敏度和试剂量低消耗等优点。
参考文献
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