熱塑性聚合物微流控芯片制作、表面改性及在DNA分析應用中的研究.pdf

1、熱塑性聚合物微流控芯片制作成本低，表面可采用多種物理或化學的方法進行改性，具有較好的生物適應性，易在片集成多種用途的功能組件等特性，已為人們所關注。微型化和集成系統(tǒng)的高表面體積比使得微通道表面的性質對于微流控芯片分析系統(tǒng)顯得尤為重要，但目前對于熱塑性聚合物微流控芯片表面改性的研究仍處于初始階段。微流控芯片的應用是當今微流控研究中的薄弱環(huán)節(jié)，但隨著微流控芯片制作及表面改性技術的發(fā)展，以及后基因組時代對基因結構和功能分析的需要，使得微流控芯

2、片在生命分析中的應用成為今后研究的重點和方向。本論文采用簡易熱壓裝置，建立了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片和聚碳酸酯(PC)微流控芯片的熱壓制作技術；以分離DNA片段的篩分介質羥乙基纖維素(HEC)為涂層試劑，提出了適用于PMMA芯片、PC芯片，以及經硅烷化處理的玻璃芯片的靜置動態(tài)涂層表面改性技術；采用小型化半導體激光誘導熒光檢測DNA分析系統(tǒng)，實現了DNA片段及PCR產物的快速、高效分析測定。 在工作中將粉末壓片機加控

3、溫及冷卻水裝置改裝成簡易熱壓裝置，采用自行設計和制作的單晶硅陽模和玻璃陽模，研究了PMMA微流控芯片和PC微流控芯片的熱壓制作技術。在一臺簡易熱壓裝置上實現了芯片微通道的壓制與封接，SEM圖和顯微CCD照片表明微通道得到了很好的復制，PMMA基片與蓋片、PC基片與蓋片實現了熱壓封合。PMMA芯片的電滲流和伏安曲線與文獻報道的相一致。在芯片有效分離通道長度僅為18mm，分離場強640V/cm條件下，實現了熒光染料Cy5與其副產物1和副產物

4、2的在近70min的時間內連續(xù)11次基線分離，測定Cy5保留時間RSD為1.4％(n=11)，峰高RSD為2.2％(n=11)，理論塔板數n為7.4×104/m。本法可在普通化學實驗室中制作小批量、供研究用熱塑性聚合物微流控芯片。 采用簡易熱壓技術制作的PMMA微流控芯片和PC微流控芯片，以DNA電泳分離的篩分介質HEC為涂層試劑，提出了PMMA芯片和PC芯片靜置動態(tài)涂層表面改性新方法。在涂層改性最初72h內，隨著靜置動態(tài)涂層表

5、面改性時間的增加，芯片電泳分離DNA片段的分離效能穩(wěn)步提高。對于PMMA芯片靜置動態(tài)涂層表面改性96h后，獲得最佳的分離效能，271/281bp片段得到很好的分離。以電泳譜圖603bp片段峰計算理論塔板數n為1.14×106/m，271/281bp的分離度R為1.2。對于PC芯片可較快地完成靜置動態(tài)涂層表面改性，經涂層改性72h后，獲得最佳的分離效能，其11個片段均可獲得近于基線的分離。以電泳譜圖603bp片段峰計算理論塔板數n為1.1

6、8×106/m，271/281bp的分離度R為1.3。該涂層改性方法操作簡單，僅以分離DNA片段的篩分介質為涂層試劑，不需要在篩分介質中加入添加劑，而且除適用于PMMA芯片、PC芯片外，還適用于經硅烷化處理的玻璃芯片，具有較為廣泛的適應性。 將經靜置動態(tài)涂層表面改性的PMMA芯片和PC芯片應用于DNA片段和PCR產物的分析測定。在電泳分離過程中未更換篩分介質的條件下，連續(xù)芯片電泳分離φX174-HaeⅢRFDNA樣品，所有11個

7、片段均得到很好的分離，各片段保留時間RSD(n=25)在2.45～5.42％之間。連續(xù)芯片電泳分離CDwPCR產物，以CDw片段峰計保留時間RSD為0.88％(n=16)，熒光強度(峰高)RSD為3.5％(n=16)。使用同一涂層PMMA芯片，在25天時間內，以考查各天6次電泳分離測定φX174-HaeⅢRFDNA樣品，各片段保留時間平均RSD在0.71～1.73％之間。在長達3個月的考查時間內，有效分離DNA片段200余次。在保持高效