基于液相傳質(zhì)的微流控分析系統(tǒng)的研究.pdf

1、以微流控芯片(Microfluidic Chip)為核心基礎(chǔ)技術(shù)之一的微全分析系統(tǒng)(Micro Total Analysis Systems μTAS)在近年來(lái)得到迅速發(fā)展，成為當(dāng)今世界上最前沿的科技領(lǐng)域之一。微流控芯片至少在一個(gè)維度上的微米級(jí)結(jié)構(gòu)不僅顯著增大內(nèi)部流體的比界面積，同時(shí)減小微通道內(nèi)不同溶液間的液液傳質(zhì)距離，使傳質(zhì)效率相比于宏觀體系有顯著提高，從而可實(shí)現(xiàn)試樣溶液的高效分離、萃取、反應(yīng)。本論文的研究目標(biāo)是利用上述液相高效傳質(zhì)的

2、優(yōu)勢(shì)，探討建立基于微流控芯片液相傳質(zhì)(如液液萃取、多相層流等)的分離分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)試樣的高效傳質(zhì)富集，并研究采用常規(guī)檢測(cè)手段實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測(cè)。論文共分四章： 第一章，綜述了基于液相傳質(zhì)的微流控分析系統(tǒng)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀。包括從互溶溶液性對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分類(lèi)，詳細(xì)闡述無(wú)膜液液萃取傳質(zhì)芯片和無(wú)膜多相層流分離反應(yīng)芯片的特點(diǎn)。 第二章，研究建立了高靈敏、低耗量的微流控捕陷液滴萃取富集．順序注射化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)。在玻璃微流控芯片中部1c

3、m區(qū)域的主通道兩側(cè)，加工形成134個(gè)收口式矩形微結(jié)構(gòu)(長(zhǎng)100×寬50×深25μm)。長(zhǎng)20mm的石英毛細(xì)管用作取樣探針，一端連接主通道，另一端連接儲(chǔ)液管；重力驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)試樣或試劑的順序進(jìn)樣。實(shí)驗(yàn)中含過(guò)氧草酸酯的酮類(lèi)有機(jī)相停流在微結(jié)構(gòu)內(nèi)形成有機(jī)液滴，主通道內(nèi)持續(xù)流動(dòng)試樣水溶液，待測(cè)組分可通過(guò)兩相間的分子擴(kuò)散，傳質(zhì)進(jìn)入有機(jī)相；當(dāng)液液萃取富集完成后，催化劑和過(guò)氧化氫等溶液引入主通道，與試樣、過(guò)氧草酸酯混合，發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。本章研究并優(yōu)化了微

4、結(jié)構(gòu)的尺度、有機(jī)溶劑和一系列萃取和化學(xué)發(fā)光的參數(shù)。用丁基羅丹明考察該系統(tǒng)的分析性能，5次分析的RSD為4％(n=5)，檢測(cè)下限為10<'-9>mol/L。，單次分析的試樣和試劑消耗量分別為2.7μL和160 nL。 第三章，應(yīng)用微流控捕陷液滴萃取富集-順序注射化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)，建立了檢測(cè)微量鋁的新方法。該系統(tǒng)改進(jìn)了取樣探針結(jié)構(gòu)，采用無(wú)外接毛細(xì)管的整體探針式微流控芯片，使芯片可永久耐受有機(jī)溶劑。一系列排列在微通道兩側(cè)的收口式矩形微

5、結(jié)構(gòu)用于捕陷液滴液液萃取。該系統(tǒng)在測(cè)定“二羥基偶氮苯合鋁”時(shí)，單次分析時(shí)間少于12min，富集倍率85倍以上，試樣和試劑消耗量?jī)H1.8μL和120nL，精密度RSD達(dá)4.5％(n=6)，檢測(cè)下限為1.6×10<'-6>mol/L。 第四章，研究建立了一種用CCD光度檢測(cè)的深通道多相層流微流控芯片分析系統(tǒng)。采用精密數(shù)控雕刻技術(shù)，加工用于微流控多相層流分析的深通道(深度500μm)聚碳酸酯芯片，以提高芯片進(jìn)行吸收光度檢測(cè)的靈敏度。建