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微全分析系统(Micrototal Analysis System,μ-TAS)是指在一块几平方厘米的芯片上建构的化学或生物实验室。其通过微通道形成网络,从而操控流体贯穿整个系统,以实现常规化学或生物实验的各种功能,使复杂繁琐耗时的实验过程微型化、集成化。微流控芯片电泳(MCE)是μ-TAS中的一个重要组成部分,它将传统的毛细管电泳技术与新兴的微流控技术相结合,在程序控制下自动完成进样、在线富集、电泳分离、柱后检测等一系列实验过程。目前用于微流控芯片电泳系统的检测手段有电化学检测、质谱检测、荧光检测,以及化学发光检测等。其中化学发光检测法以其无须外加激发光源、背景干扰低、灵敏度高等优势,成为了 MCE领域的研究热点。以往的微流控芯片电泳化学发光检测方法(MCE-CL),大多是利用待测物自身的催化化学发光性质或标记辣根过氧化物酶(HRP)等信号分子来进行化学发光检测,这就限制了该类方法的应用范围。随着核酸适配体以及G-四链体/血红素DNA酶(G-quadruplex/Hemin DNAzyme,G4)的出现,这些不足将在一定程度上得到改善。本研究将微流控芯片电泳技术与核酸适配体、G-四链体/血红素DNA酶,以及核酸信号放大等技术相结合,建立了基于G-四链体/血红素DNA酶催化化学发光检测的微流控芯片电泳分析平台,并将其用于microRNA、癌胚抗原(CEA)、凝血酶和生物素的定量分析。具体内容如下:1.基于Nicking核酸内切酶辅助信号放大,G-四链体/血红素DNA酶催化化学发光,建立了微流控芯片电泳化学发光信号放大平台用于microRNA的高灵敏检测。G-四链体/血红素DNA酶具有催化鲁米诺-双氧水体系化学发光的特殊性质,而且易于与Nicking核酸内切酶辅助信号放大技术(NESA)联用。本研究将G-四链体/血红素DNA酶、NESA技术与微流控芯片电泳相结合,建立了 NESA-G4-MCE-CL分析平台,并以miR-30b为模型分析物,实现了在NESA-G4-MCE-CL分析平台上对microRNA的高灵敏检测。在MCE-CL分析中,各化学发光物质在1.5 min内达到基线分离,通过相关物质的化学发光强度可以实现对miR-30b的定量分析,结果表明miR-30b的浓度在20 pmol/L至20 nmol/L范围内,其对数值与相关化学发光物质的发光强度呈良好的线性关系,检测限(S/N=3)为8.9pmol/L。本研究将Nicking核酸内切酶辅助信号放大技术与G-四链体/血红素DNA酶催化化学发光相结合,用于微流控芯片电泳分析,为发展高灵敏的MCE-CL方法提供了新的途径。2.基于Nicking核酸内切酶辅助二元信号放大及G-四链体/血红素DNA酶催化化学发光,建立了微流控芯片电泳化学发光信号放大平台用于双目标物的同时高灵敏检测。以CEA和凝血酶为模型分析物,通过设计不同的DNA发夹捕获探针与包含G4序列发夹的信号探针,实现二元目标物在Nicking核酸内切酶的作用下同时进行互不干扰的循环放大反应,并在生物素-亲和素的辅助作用下,实现微流控芯片电泳在线分离检测。在优化的实验条件下,CEA在0.18ng/ml至18ng/ml范围内的浓度对数值与化学发光强度呈现良好的线性关系,检测限(S/N=3)为0.11ng/ml;凝血酶在0.01nmol/L至1nmol/L范围内的浓度对数值与化学发光强度之间呈现良好的线性关系,检测限(S/N=3)为2.43pmol/L。本研究在NESA-G4-MCE-CL分析平台上,利用核酸适配体分子识别和Nicking核酸内切酶辅助二元信号放大技术,实现了双目标物的同时信号放大检测。3.基于G-四链体/血红素DNA酶催化化学发光和微流控芯片电泳分离,建立了微流控芯片电泳化学发光分析平台,用于食品及保健品中生物素含量的检测。在该方法中,利用生物素(Biotin)与链霉亲和素(Strepavidin,SA)的特异性结合作用,将生物素标记的G-四链体/血红素DNA酶(Bio-G4)与待测的生物素混合,同时竞争结合有限量的链霉亲和素。最终反应得到游离的Bio-G4与SA-Bio-G4复合物两种能够催化产生化学发光的信号物质。再通过微流控芯片电泳进行在线分离检测,得到不同的化学发光信号峰。其中游离的Bio-G4对应的信号峰强度与待测的生物素含量成正比,据此可对样品中生物素的含量进行定量检测。在最优实验条件下,相关物质的化学发光强度与生物素的浓度在1.25×1O-8 mol/L 至 6.25×10-6 mol/L 范围内呈良好的线性,检测限(S/N=3)为 6.41 × 10-9mol/L。将该方法用于检测面粉及保健品中的生物素含量,结果与参考值一致。