微流控技术是将生物和化学等领域中所涉及的样品制备、富集、生化反应、分离、检测等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米的芯片上,由微通道形成网络,以可控流体贯穿整个系统,用于取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台,又称芯片实验室(Lab on a Chip)。随着微流控技术的迅猛发展,纳流控芯片也越来越引起人们的关注。纳流控通道的尺寸与生物大分子如DNA、蛋白质大小相近,可将纳流控芯片用于生物大分子的单分子检测、控制和分离分析等。本文围绕微/纳流控芯片的设计、加工和应用等方面,开展了以下几个方面的工作:　　 ⑴微流控芯片电泳电化学检测羟基自由基。提出了一种无需分离而快速分析检测羟基自由基的电化学方法;但是考虑到烟气中成分复杂,故随后建立了微流控芯片电泳电化学检测平台,可用于烟气中羟基自由基的分离检测。文献中检测羟基自由基(·OH)与水杨酸的反应产物需要非常繁琐的分离步骤。为实现羟基自由基的快速分析,首先考察了4-羟基苯甲酸(4-HBA)作为捕获剂对羟基自由基(·OH)的捕获,随后通过电化学研究,发现捕获剂与捕获产物3,4-DHBA在碳电极上具有完全不同的电化学响应信号,从而提出了一种以对羟基苯甲酸(4-HBA)为捕集剂电化学选择性检测羟基自由基捕获产物的简单快速方法。为验证本方法的可行性,以经典的Fenton反应动力学为研究对象,获得了与文献一致的反应动力学过程。建立了基于微流控芯片电泳电化学检测烟气中羟基自由基捕获产物的平台。该平台在优化的实验条件下,于50 s内实现了对羟基自由基捕获产物的分离测定,下一步将用于烟气中羟基自由基的分离检测。　　 ⑵微通道中定位组装光子晶体及其在蛋白富集中的应用。提出了一种通过简单的表面修饰在微通道内定位组装光子晶体(photoniccrystals,PCs)的新方法。通过将毗邻的SiO2纳米粒子化学交联形成Si-O-Si键,使得微通道中的光子晶体的稳定性得到进一步提高。光子晶体粒子间的间隙形成的相互贯通的纳米通道网络具有特殊的电渗性质。利用该器件,并基于“表面电荷诱导离子耗竭效应(surface-charge induced ion depletion effect,SCIIIDE)”的机理,异硫氰酸荧光素(FITC)标记的蛋白质被高效、选择性地富集在离子耗竭区的阳极边界处。实验发现,该器件能在极端的时间内对蛋白质进行103-104倍的富集。这种蛋白富集芯片装置非常简单,可作为生化样品预富集阵列集成到微流控体系中,有望在生化样品的高效富集和分离方面显示重要的作用。　　 ⑶电击穿PDMS薄膜制作单一微纳米孔道方法。提出了一种简单、快速的制作纳米通道的新方法。利用水与PDMS互不相溶且水的密度比PDMS大的特点,在PDMS未完全固化的条件下将水滴滴加入PDMS预聚体中,在重力等多种作用下水滴向下运动,直至PDMS完全固化,在水滴空腔与基底之间形成了PDMS薄膜,随后将带有空腔的PDMS薄膜片与带有微通道的PDMS片封合,制成微器件。在PDMS薄膜的两侧施加高压,在焦耳热的作用下PDMS薄膜被击穿,制得微/纳米孔,并将之用于生物样品的高效、快速富集。实验结果显示本方法的可行性,也为微/纳米孔道的制作提供了新的思路与方法。