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微流控芯片(Microfluidic Chip)作为一种新的分析平台,以其微型化、集成化和便携化方面的突出优势,以及对生物医学等领域潜在的革命性影响,而成为当前研究的热点。经过20世纪90年代初至今10多年的发展,微流控芯片的研究已取得了长足进步,然而在某些环节上依旧存在许多尚待解决的问题。本论文围绕微流控芯片分析研究中的基础和关键环节——进样技术和样品制备技术进行了有益探索。
本论文主要开展了以下几方面的研究,并取得了相应成果。
1.针对微流控芯片电泳中传统十字型进样方式和双T型进样方式样品区带形状影响分离性能的问题,设计了一种夹流电动进样方法,并通过计算机数值建模进行分析,构建实验平台进行实验验证。模拟和实验结果表明,该进样方法能有效改进样品进样区带形状,实现近乎矩形的样品区带,从而有助于提高微流控电泳芯片的分离分析性能。
2.样品预富集是提高检测灵敏度的有效手段之一。本论文提出了一种基于微注模技术制作琼脂糖凝胶微流控芯片的方法,通过微注模在微通道特定区域形成琼脂糖凝胶纳孔膜隔离结构,以此纳孔膜结合电泳作用实现样品预富集。该设计可以形成比较完美的富集样品条带形状用于后续的电泳高分辨率分离检测。初步富集实验实现了DNA样品在10秒钟内8.2倍的浓缩,证实了该芯片富集的有效性。
3.针对离散型微流控芯片平台中的样品液滴关键操控技术——样品液滴等分和自定位分配,分别提出了一种新的设计,通过微流体芯片管道中集成圆形结构,实现了优于现有技术的样品液滴等分和自定位分配,并利用模拟分析和实验对设计进行了验证。模拟和实验结果都显示,新设计具有更稳定和可靠的效果。