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毛细管电泳(CE)是带电粒子在毛细管内的溶液中,在外加电场的驱动下,因其淌度和分配系数的不同,产生差速迁移而获得分离的一种分析技术。在毛细管电泳的基础上发展起来的微流控芯片,是把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上,由微通道形成网络,以可控流体贯穿整个系统,用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台,被认为是当今分析系统中的最有活力的课题之一。本文对微流控芯片系统的分析芯片和检测系统进行了研究,并用于药物中有效成分的分离检测。主要内容如下:
⑴介绍了毛细管电泳和微流控芯片的发展简史和发展现状。对微流控芯片分别从其进样系统、分析系统、检测系统三个方面介绍,文章还对其在药物分析以及药物筛选中的研究进展作了简要的综述。
⑵设计了一系列用于微流控芯片非接触电导检测的芯片,通过实验的对比,优化选择了嵌入电极式玻璃/PDMS(聚二甲基硅氧烷)芯片。该芯片是由玻璃基片和嵌入了检测电极的PDMS盖片键合而成,这种独特设计不仅解决了玻璃芯片键合困难、易碎、价格贵等缺点,也免去了PDMS芯片通道表面修饰的步骤。结果表明嵌入电极式玻璃/PDMS芯片结合非接触电导检测具有高的集成化和微型化、高的灵敏度以及稳定的性能等突出优点,其良好的可重复性适合批量生产。
⑶研制了一种毛细管电泳和微流控芯片新的检测技术—垂直式磁导检测。该技术是根据被测区域带溶液与主体溶液磁导率的差别而进行定量的检测方法。与现有的技术相比,所研制的垂直式磁导检测具有组成元件简单、操作方便、易于集成和微型化、检测范围宽等优点。实验对检测器各种工作条件和影响参数进行了一系列的优化,具体从磁芯、漆包线规格、绕漆包线匝数以及使用激励频率、激励电压、分离电压、进样时间等条件进行考察。垂直式磁导检测的优化条件为:磁感应器由磁芯(底面直径为2 mm,高度为1 cm)以及漆包线(直径:0.1 mm,匝数:200)组成,激励频率:1.74 MHz,激励电压:6.8 V(有效电压)。
⑷研究了嵌入电极式玻璃/PDMS复合芯片结合非接触的电导检测装置在药物分析中的应用。建立了苦参药材和山豆根药材中苦参碱和氧化苦参碱的含量测定方法。实验条件为:缓冲溶液:10 mmolL-1 MES+10 mmolL—lHis(pH=5.4);激发频率:60 kHz;激发电压:34V(有效电压);分离电压:2.5 kV:进样时间:10 s。结果表明苦参碱和氧化苦参碱在10~2000μ g范围内呈良好的线性关系,检测限分别为0.1μg/mL和1.0μg/mL(S/N=3)。测得在苦参药材及山豆根药材中的苦参碱和氧化苦参碱分别为0.41%和1.2%,0.62%和0.26%。本法灵敏、准确、重现性好,为苦参药材及其山豆根药材的质量控制提供了一种新方法。