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微流控技术是一种目前发展迅速的分离检测技术,基于该技术的诸多优点,如操作简单、设计灵活、分析高效快速、试剂和样品用量少、易于集成等,目前广泛应用于氨基酸、抗生素、多肽、药物、核酸、蛋白质及细菌等多种分析物的分离和检测。与传统的分离技术如HPLC和GC相比,MCE技术逐渐成为生物样品研究的重要技术之一。微流控系统可集样品处理、富集和分离等功能于一体,可研究解决多种领域的问题,如实际样品中神经递质的富集分离检测、食品中致病菌的检测、核酸的分离、适配体的可控性分析以及手性化合物的分离等,MCE在这些领域显示强大的分离检测功能。鉴于MCE具有强大的优势和多领域的研究背景,本文研究了微流控对小分子和细菌的电泳分析以及在线富集技术的研究,通过芯片通道的修饰及富集技术的结合,极大的提高了目标分析物检测的灵敏度。论文研究的内容主要包括以下六个部分:第一部分:基于细菌特异性适配体的微流控芯片电泳检测牛奶中沙门氏菌的研究沙门氏菌的检测对于预防食物中毒及相关疾病的传播是非常重要的。本文介绍了一种基于特异性适配体在微流控芯片电泳（MCE）上检测细菌的方法。文中详细探讨了特异性适配体与鼠伤寒沙门氏菌之间特异性作用,并对其相互作用的因素如荧光染料浓度、Mg2+浓度、孵育时间、反应溶液的pH等参数进行了优化。在最优化的条件下,对适配体结合细菌的复合物、未结合细菌的适配体在135s内通过MCE-LIF在较短的芯片上实现了分离检测,细菌的检测极限达到3.37×102 CFU m L-1及相应的回收率达到95.8%。最后,该方法成功地应用于检测人工添加到牛奶中的细菌。结果表明,该方法可用于食品中细菌的分析。第二部分:微流控芯片电泳结合PCR技术检测食品中大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和鼠伤寒沙门氏菌的应用研究采用快速、灵敏的微流控芯片电泳（MCE）结合PCR技术检测三种食源性致病菌。三对引物专门用于分别扩增大肠杆菌（E.coli）、金黄色葡萄球菌（S.aureus）和鼠伤寒沙门氏菌（S.Typhimurium）的靶基因。对PCR产物和标准DNA片段进行分离检测,同时对MCE中的分离条件进行优化。在最佳的分离条件下,135s内实现了三种食源性致病菌PCR产物的分离检测。三种细菌检出的水平是大肠杆菌为45 CFU mL-1、金黄色葡萄球菌为62 CFU mL-1和鼠伤寒沙门氏菌为42CFU mL-1。三种PCR产物的DNA特异性片段的迁移时间的标准偏差在0.5-0.8%的范围内。实验结果显示MCE对PCR的产物具有快速分析和检测来自常规食源性致病菌核酸的潜力。第三部分:微流控芯片多重在线富集检测金黄色葡萄球菌的研究金黄色葡萄球菌的检测是非常重要的,因为它会造成细菌性感染和食物中毒。在本文中,我们用荧光染料标记的万古霉素来特异性的结合和检测金黄色葡萄球菌。鉴于万古霉素对金黄色葡萄球菌表面具有特异性结合的能力,我们利用花青素荧光染料（Cy5）标记万古霉素（Cy5-Van）来进行金黄色葡萄球菌的识别和鉴定。实验详细探讨了Cy5-Van和金黄色葡萄球菌之间特异性反应的条件。检测参数如衍生的条件、缓冲溶液的浓度、pH值、Cy5-Van对细菌表面的响应性能、进样时间和反转电场时间进行了探讨和优化。为研制一种简便快速的检测低浓度下的金黄色葡萄球菌,我们试图使用Cy5-Van标记的金黄色葡萄球菌结合在线多重富集的方法在微流控芯片上进行电泳分析。在最佳优化的条件下,150 s内实现了对金黄色葡萄球菌的检测,并获得（s/N=3）981 CFU ml–1的检测限,以及通过对金黄色葡萄球菌的富集获得350倍的富集倍数。很明显,这种方法对金黄色葡萄球菌的分析具有很大的潜力。第四部分:微流控芯片在线富集检测尿液中神经递质的研究近年来,微流控芯片电泳特别受科研工作者的关注是由于其具有较高的灵敏性、分析速度快和样本浓度低等优点。基于微流控芯片激光诱导荧光结合场放大与反转电场的多重富集方法来高效、灵敏的分析检测尿样中的神经递质。在本文中,与传统的分析方法来检测神经递质相比,多重富集的方法提高了检测的灵敏度。在最佳条件下,三种神经递质（多巴胺、去甲肾上腺素和5-羟色胺）在3分钟内时间里得到很好的分离,检测灵敏度分别达到1.69、2.35和2.73nM（S/N=3）,并且灵敏度分别提高了201、182和292倍。其它评价参数如线性相关系数也达到满意的结果。在实际样品中回收率达到101.8%-106.4%。基于此,场放大与反转电场的多重在线富集技术可快速灵敏的检测尿液中的三种神经递质。第五部分:聚多巴胺/纳米金修饰微流控芯片在线富集检测细菌和HaCaT细胞中谷胱甘肽的研究在本文中,在微流控芯片通道表面修饰聚多巴胺/金纳米颗粒（PDA/Au NPs）复合功能性材料,用于还原型谷胱甘肽（GSH）和氧化型谷胱甘肽（GSSH）的分离。PDA/Au NPs复合功能性材料是由扫描电子显微镜（SEM）、透射式电子显微镜（TEM）、紫外-可见光谱（UV-vis spectra）和变角衰减全反射傅立叶转变红外光谱（ATR-FT-IR）来表征。通过场放大样品堆积的在线富集方法在微流控芯片上检测细菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌）和HaCaT细胞样品中GSH和GSSH的含量。实验对分离电压、运行缓冲溶液浓度和运行缓冲溶液的pH值进行了研究和探讨,并在最佳优化的条件下,GSH和GSSH在70 s同时被富集和分离,GSH和GSSH的检测限分别达到0.81和0.91 nM,相应的峰值强度的富集倍数获得180和301倍,同时获得较高的回收率。第六部分:聚多巴胺/纳米金/DNA修饰微流控芯片分离手性氨基酸的研究本文报道了利用聚多巴胺/金纳米粒子/DNA（PDA/Au NPs/DNA）修饰涂覆微芯片通道作为手性固定相对色氨酸对映体的手性分离。采用层层组装的方法,将PDA/Au NPs和DNA按顺序涂覆在玻璃微芯片通道表面。PDA/Au NPs的形成是使用HAuCl4作为氧化剂来引发发多巴胺的自聚合从而形成一种功能性材料薄膜。而多巴胺用作将HAuCl4还原Au NPs的还原剂。所获得的Au NPs通过黏性蛋白PDA同时沉积在微芯片通道表面,而硫醇化的DNA通过DNA上的巯基与金纳米颗粒共价作用将DNA涂覆固定在玻璃微芯片通道表面。通过扫描电子显微镜、紫外吸收光谱和红外光谱对PDA/Au NPs/DNA的功能性材料薄膜进行了表征。实验探讨了分离电压、运行缓冲溶液的浓度和pH值对分离的重要影响。在芯片有限的分离通道里实现了色氨酸对映体的基线分离。同时对实验的稳定性和重复性的评价参数获得较满意的结果。基于芯片通道修饰的方法,使用PDA/Au NPs/DNA作为手性分离的功能性材料涂覆在芯片通道作为手性固定相提供分离手性物质的一种策略。