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近年来,温度敏感型材料因其具有优良的温敏性、稳定性和生物相容性而在微流控领域备受关注。结合微流控技术和光聚合的手段,人们能较为简便地在芯片特定位置进行光聚合得到预设形态的具有不同功能的聚合物图案或结构,从而提高生命分析效率和简易化模拟生命分析微环境。 聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)类温敏聚合物在受外界温度变化刺激时,分子构型会发生突变,导致其体积、疏水/亲水性等重要物理化学性质的可逆改变。将这种智能材料引入微通道内,不仅可以利用其由温度引起的体积相变来控制微流体的流动状态,同时还可以利用其相变前后亲疏水性质的变化,对酶进行可控的吸附和释放过程。本文旨在利用温敏聚合物这种智能特性,通过在玻璃芯片内构建微反应器,研究它在酶的可逆型固定化方面的行为和分析应用。 全文共分为四章; 第一章,综述了NIPA类温敏聚合物的温敏机理和合成方法、微流控系统中基于NIPA类聚合物在微芯片图案化,物质的吸附和分离,固定化酶,细胞培养等微分析领域的研究进展,同时,还简要介绍了温敏聚合物在其它方面的一些应用。 第二章,基于温敏聚合物聚(N-异丙基丙烯酰胺)相变前后亲疏水性质发生转变的特点,研制了一种新的可更新的酶微反应器。具有三维大孔结构的PNIPAAm的多孔聚合物整体柱可以通过光聚合手段在30s内聚合在玻璃通道内。PNIPAAm多孔聚合物整体柱在其低临界溶解温度(LCST)前后,不仅展示了其可逆性的膨胀/收缩性质,也显示出了对应于其膨胀/收缩状态下的可逆的亲水/疏水性质的变化。基于这些特性,可以建立一种可对葡萄糖氧化酶进行可逆吸附和释放过程的具备良好生物相容性和可更换等优异性能的酶微反应器。利用碳纤维微电极作为电化学检测器,微反应器已成功地被应用于检测葡萄糖,线性范围为0.05~5mM。这种方法能够被设计用来进行蛋白质组学,医疗诊断和生化反应等研究工作。 第三章,在第二章的基础上,我们将预聚物溶液进行了配比更换,并去除了交联剂,利用光图案化技术,在微通道壁内表面枝接上一层线性PNIPAAm聚合物,光聚合后通过对通道的清洗可以轻松洗去通道中未枝接的PNIPAAm及反应残留。在此基础上可以成功构建一种新的开管式酶微反应器。和整体柱式相比,开管式酶微反应器具有可操作性强,容错率高,可重复利用多次,在尺寸上没有限制等优点。将其应用于葡萄糖的检测试验,得到的芯片其耐用性及检测范围较之整体柱微反应器得到了显著提升。 第四章,采用溶胶-凝胶制备技术,以N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酰胺共聚凝胶膜,通过离子交换成功地将联吡啶钌固定在玻碳电极表面。运用电化学循环伏安法和电致化学发光的方法研究了修饰电极的电化学和电化学发光行为。结果表明,被固定的联吡啶钌保持了良好的电化学活性,此修饰电极对草酸电化学发光响应较快。