纸基微流控分析系统蛋白样品电动富集、分离和净化方法研究

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纸基微流控分析装置(纸芯片)由于其价格低廉、便携、操作简单、易于加工等优点,在疾病的即时检测领域受到广泛关注。蛋白质样品富含疾病诊断的信息,但是很多蛋白质标志物处于复杂的样品中而且相对含量较低。为了提升纸基分析装置对目标蛋白的检测灵敏度和选择性,我们将电动的蛋白质预处理方法引入到纸基分析装置中。在绪论章节,对纸芯片的主要特点和发展趋势进行了概述,然后综述了纸芯片的制作方法、检测方法以及电动的样品预处理方法。在实验章节,首先,构建了纸基等电聚焦装置,在选择合适的纸作为基底材料并利用羟乙基纤维素溶液对其预处理后,利用载体两性电解质形成的pH梯度成功实现了蛋白质在纸通道上的等电聚焦分离。将此方法应用于血清白蛋白和糖化血红蛋白的分离与检测,比色法测得成人血清样品中白蛋白浓度为40 mg/mL,成人血红蛋白样品中糖化血红蛋白含量为5.6%。等电聚焦分离组分还可用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱进行鉴定分析。其次,根据pH调节场放大堆积的原理设计了利用OH-与Tris-HCl的中和滴定反应在纸通道上形成电场梯度,基于场放大样品堆积效应浓集高盐样品基质中阴离子的方法,此方法浓集效率大约为100倍。将此电动浓集方法应用于尿液中白蛋白和电镀废液中Cr(Ⅳ)的浓集与检测,测得肾病患者的尿液中白蛋白浓度0.84 mg/mL。最后,设计了利用OH-与Tris-HCl的中和滴定反应在纸通道上形成pH界面,基于蛋白质分子在此界面上的等电聚焦同时富集和净化蛋白质的方法。利用此方法实现了蛋白质同时与阳离子、阴离子、中性分子的分离和对蛋白质约约10倍的浓集。本文提出的蛋白质的电动富集、分离和净化方法不仅可用于提高纸基分析装置的检测灵敏度,还有作为样品预处理方法与其它分析装置联用的应用潜力。
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