微流控芯片高灵敏度激光诱导荧光检测系统的研究及其在集成生化分

浙江大学理学院硕士学位论文微流控芯片高灵敏度激光诱导荧光检测系统的研究及其在集成生化分析系统中的应用姓名：富景林申请学位级别：硕士专业：分析化学指导教师：方群20060201微流控芯片高灵敏度激光诱导荧光检测系统的研究及其在集成生化分析系统中的应用作者：富景林学位授予单位：浙江大学理学院相似文献(10条)1.期刊论文富景林.方群.黄艳贞.FUJing-Lin.FangQun.HUANGYan-Zhen一种简单的微流控芯片正交型激光诱导荧光检测系统-高等学校化学学报2004,25(z1)对微流控芯片检测技术的研究一直是近年来微全分析系统领域的研究热点.激光诱导荧光(Laserinducedfluorescence,LIF)检测技术因其具有较高的灵敏度,成为目前微流控分析芯片采用最广的检测方法[1].现有的微流控芯片LIF检测器按光路的不同主要分为非共焦型检测器[2]和共聚焦型检测器[3]两种.2.学位论文潘爱华毛细管电泳新检测技术及其在法医毒物分析中的应用研究2005毛细管电泳新检测技术及其在法医毒物分析中的应用研究专业：法医学博士生：潘爱华导师：伍新尧教授随着全球化学品、药品、新型毒品的不断涌现，毒(药)物分析的对象在不断增加，分析技术也面临新的挑战。不断地探索和研究毒(药)物快速分离和高灵敏检测的新分析技术，是法医毒物分析的主要任务。近十多年来，毛细管电泳(Capillaryelectrophoresis，CE)以其分析速度快、分离效率高、样品和试剂消耗少等显著特点，发展极为迅速，成为分析领域极其重要的分离和检测技术之一。而新检测器的研究和应用，是CE发展的核心问题之一。微流控芯片毛细管电泳(Microfluidic-chipbasedcapillaryelectrophoresis，MCE)是近年发展起来的基于微机电加工技术(Microelectromechanicalsystems，MEMS)和CE原理的一种超高速、高效、高灵敏分析技术，是当前微全分析系统(Miniaturizedtotalchemicalanalysissystems，μ-TAS)最活跃的领域和发展前沿。由于激光诱导荧光(Laser-inducedfluorescence，LIF)检测是目前最灵敏的检测方法之一，因此它是当前微流控分析中最受关注的一种检测方式。结合前沿分析技术的优势和毒物分析检测的需要，本论文拟研究基于毛细管电泳和微流控毛细管电泳检测的新技术，建立常见药毒物的快速、灵敏、高效、经济的分析方法，促进毒物分析检测技术的发展。论文内容分为以下六个部分：1.采用毛细管电泳高频电导检测器(HighFrequencyConductivityDetector,HFCD)，建立了尿液中MDMA(3，4-(methylenedioxy)-methamphetamine)及其主要代谢物MDA(3，4-(methylenedioxy)-amphetamine)的毛细管电泳快速分析方法。该法运用固相萃取技术制备样品，在优化条件下，9min内实现了MDMA和MDA的分离和检测。在2.5～80μg/mL线性范围内，检测限均达1.0μg/mL(S/N=3)，不同添加浓度尿样，日间和日内RSD均小于5％。本法快速、准确、灵敏，适于法医毒物分析和临床药物监测的需要。2.采用反向电泳分离模式，建立了谷粒中杀鼠药氟乙酸钠的毛细管电泳高频电导检测方法。该法采用超声萃取处理样品，在优化条件下，氟乙酸钠在8.5min内获得了分离检测。在5.0～250μg/mL线性范围内，检出限为3μg/mL(S/N=3)，不同添加浓度谷粒样品的日间和日内RSD均小于5％。本法高效、快速、灵敏，适于法医和临床中毒急救中氟乙酸钠的快速分析。3.采用反向电泳分离模式，建立了多种饮料中新型滥用药物γ-羟基丁酸(GHB)的毛细管电泳高频电导检测技术。饮料样品经稀释后直接进样，在优化条件下，6.5min内可实现GHB的快速分析。该法在10.0～150μg/mL线性范围内，检出限为3μg/mL(S/N=3)。不同添加浓度的饮料样本，日间和日内RSD均小于5％，回收率均在95％以上，适于体外检材中GHB的快速筛选分析。4.自行设计和研制了一种正交型非共聚焦激光诱导荧光检测—微流控芯片毛细管电泳分析系统(Microfluidic-chipbasedcapillaryelectrophoreticsystemwithnon-confocallaser-inducedfuorescencedetectionbasedonorthogonalconfiguration，MCE-LIF)，数十秒内，可很好地分离模型物质荧光素和罗丹明B。在优化检测系统的基础上，采用玻璃芯片和动态涂层技术改性的PDMS/玻璃复合型芯片为分离载体，通过对模型物质的分离和检测，对微流控芯片系统的分析性能进行了评估，并对两种芯片的特性进行了表征，为芯片在微流控分析中的应用提供了理论依据和研究基础。研究结果表明，玻璃芯片的分析性能明显优于PDMS/玻璃复合型芯片；该系统采用有效长度为36mm的玻璃芯片、以10mmol/LNa284O7溶液为分离介质、2kV电压分离荧光素，检测限可低至0.1μmol/L，而塔板数为8711，塔板高仅为4.1μm，迁移时间RSD小于2％。5.采用自组装微流控芯片系统，运用FITC(fluoresceinisothiocyanate)荧光衍生技术，建立了四种常见苯丙胺类化合物的芯片胶束电动毛细管色谱分析方法，并对该类化合物在芯片电泳中的分离效率和检测性能进行了研究。实验结果表明，在有效长度为34mm的玻璃芯片微通道中，采用470V/cm的场强，苯丙胺类衍生物在150s内得到了完全分离，而分离塔板数最大为23711，分离塔板高度最小仅为1.4μm，检测灵敏度达到了100ng/mL水平。该方法的建立为苯丙胺类化合物的超高速、高效分离和高灵敏检测提供了一种极具前景的分析技术。6.运用荧光试剂DTAF(5-([4,6-Dichlorotriazin-2-yl]amino)fluorescein)，成功标记了鸦片类化合物吗啡。采用自行研制的微流控分析系统，对鸦片类化合物的荧光衍生产物进行了芯片毛细管电泳分离和激光诱导荧光检测，根据分析结果的对比分析，对鸦片类化合物的DTAF荧光反应机理进行了推测与合理的解释。在有效长度为34mm的玻璃芯片微通道中，采用529V/cm的场强，鸦片类DTAF衍生混合物在60s内得到了超高速的完全分离，分离塔板数最高可达34439，最小塔板高度为1.0μm，吗啡—DTAF的检测限可低至0.5ppM，基本上可满足生物样本中吗啡检测灵敏度的需要，将来有望用于与实际样品中吗啡的检测。结论：本文建立的毛细管电泳高频电导检测技术，具有快速、简便、经济、灵敏度高、精密度好等优点，为药毒物的检测提供了一种新的分离和分析方法，在法医药毒物分析中具有较好的应用前景。自行研制的基于微制造技术的微流控芯片毛细管电泳激光诱导荧光检测系统，具有体积小、结构简单、操作方便等优点。基于此技术平台所建立的药毒物的微芯片分离和激光诱导荧光检测方法，在超高速、高效分离、高灵敏检测中显示了卓越的优势。该技术平台的建立和完善，将促进药毒物分析仪器的微型化，并推动法庭化学实验室向“现场化”方向发展。3.学位论文汪秀华微流控芯片共聚焦激光诱导荧光检测系统2007本课题以高灵敏度、低成本、性能稳定、操作简便为目标，在分析了影响系统整体性能因素的基础上，搭建了一套倒置式的共聚焦激光诱导荧光微流控芯片检测系统，包括光学、电路、软件等方面的实现。该检测系统分别采用了中心波长为532nm和473nm的绿光和蓝光半导体激光器作为光源，通过共聚焦光路收集荧光信号，经高性能的滤光片滤光，由光电倍增管进行光电转换后，经后续处理电路放大、A/D转化后将信号输入计算机进行显示。通过对罗丹明B和荧光素钠两种荧光物质的检测，结果表明系统灵敏度有所提高：对罗丹明B能达到10-10mol/L的浓度检测限，对荧光素钠的最低浓度检测限为10-12mol/L。详细讨论了系统的信噪比跟多种因素相关，优化了影响信噪比的各因素的参数和条件，包括滤波针孔、显微物镜、共焦针孔、滤色片、光子计数器和软件滤波，以提高信噪比。对于激发光功率，正如实验中所显示，并不是越大越好，而是存在一个范围，这是因为荧光具有一次饱和和二次饱和的特性;实验中对所用的两种激光器的功率范围进行了探讨，以适合相应荧光物质的检测。本课题所设计的检测器在精确度和探测灵敏度等方面达到了一定的要求，它的进一步完善，可开发出价格低廉、简易实用的共聚焦芯片检测仪，促进微流控芯片的普及和应用。4.期刊论文唐宇.王洪.邓诚先.唐孟培.TANGYu.WANGHong.DENGCheng-xian.TANGMeng-pei基于光纤束传感器结构的激光诱导荧光检测系统的研制-传感技术学报2007,20(12)基于Y型光纤柬传感器结构以及激光诱导荧光技术,以半导体激光器(中心波长473nm)为激发光源,自行研制了微流控芯片激光诱导荧光检测系统.该系统具有体积小、重量轻、成本低、灵敏度高、抗干扰能力强等特点.从激光诱导荧光光纤传感检测系统的结构出发,分析了荧光信号强度与荧光效率、入射光强度、物质的摩尔吸收系数以及溶液浓度的定量关系.并且以荧光素钠为试剂,作为检测物质对该系统性能进行了评价,在检测池尺寸为35mm×15mm时,最小检出限达到3×10-12mol/L,同时得到检测物质的荧光信号强度与溶液的浓度成线性关系.5.学位论文李丽秀共聚焦激光诱导荧光微流控芯片检测系统的研究2006微流控芯片(MicrofluidicChip)分析系统是微全分析系统(MiniaturizedTotalAnalysisSystem，μTAS)领域中的重要组成部分。它以微机电加工技术为基础，以微通道网络为结构特征，通过对微流体的操纵和控制，目标是在芯片上实现分析实验室的所有操作。其用于进行生化分析时，相对于传统的毛细管电泳相比具有高效、快速、试样用量少、结果可靠等特点。了解系统信噪比特性，进行系统优化设计是把微流控芯片荧光检测系统推向实用化、商品化和集成化的关键。为此，根据已有资料，分析了影响系统整体性能的因素，本实验组在光学平台上搭建了简易的共聚焦激光诱导荧光微流控芯片的检测系统，包括光学、机械和电路部分的设计和实现。论文首先介绍了微流控芯片的概念、简要发展史、发展趋势、主要检测方式和发展现状，以及本课题的主要研究内容；接着阐述了微流控芯片电泳的相关概念和微流控芯片的简要制作过程，以及激光诱导荧光检测、共聚焦成像的原理，并对共聚焦探测系统之所以能够提高系统性能进行了理论分析；在对本实验系统必要的理论进行说明之后，详细提出了本实验室所搭建的共聚焦激光诱导荧光检测系统，对系统各主要部件的参数确定进行了理论和实践分析，并对系统进行了光路和电路调试；并给出了对几种试样进行检测的检测结果并针对结果进行了理论分析：文章结尾从整体结构、针孔、光电接收器件、电路等几个方面阐述了现有系统的不足，并提出了相应的改进方法；最后对全文进行了总结和对本课题的展望。本文的实验结果表明：所采用的共聚焦激光诱导荧光检测系统所得到的结果与理论分析的结果是吻合的，并在精确度和探测灵敏度等方面达到了一定的要求。它的进一步完善，有可能开发成功价格低廉、简易实用的共焦芯片扫描仪，促进微流控芯片的普及和应用。6.学位论文李海芳微流控电泳芯片的研制及其高灵敏度检测方法的研究2005微流控分析芯片的研究是微全分析系统最活跃的领域之一。它是利用微细加工技术在方寸大小的基片上制作微阀、微泵、微管道、微反应器、微检测器等功能单元构成微型化学系统，欲将整个化学实验室的功能包括样品的前处理、化学反应、待测物分离、检测等全部化学过程集成在微芯片上来完成。微流控芯片分析具有快速、高效、低耗、高通量和集成微型化等优点，在生命科学、生物医学和环境检测等众多领域具有巨大的应用潜力。其中，芯片的微制作加工技术不但是芯