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54400字硕士毕业论文微流控芯片功能材料组装及分析化学应用探讨

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:54400字
论点:芯片,样品,检测
论文概述:

在本论文的研究中,利用微流控芯片上组装新型材料。构建了微流控芯片与化学发光联用的分析平台,提出了将固相微萃取整体柱集成于芯片上的分析新方法,实际样品萃取和直接在线检测。

论文正文:

第一章微流控芯片上功能材料的研究

本章介绍

微流控芯片实验室,又称微流控或芯片实验室(Chip Laboratory)芯片上实验室,主要指集成并构建在只有几平方厘米芯片上的化学、生物或医学实验室。它将生物、化学、医学等领域涉及的样品制备、反应、分离、检测或细胞培养、分选、裂解等基本操作集中在具有非常小的微米级通道的芯片上。微米级通道形成的网络结构可以控制流体渗透整个系统,常用于实现常规实验室中化学、生物和医学的各种功能。
20世纪90年代初,科学家阿·曼兹等人在TAS提出了小型化总分析系统的概念。在接下来的几十年里,相关的研究内容也不断被各种期刊报道或总结,如《自然科学PNAS分析化学》等。随着微机电加工技术和分离检测方法的快速发展,实验室制作微流控芯片的技术日益完善,为微流控芯片的自动化、自动化和便携性创造了条件。从而实现检测样品更快、更灵敏、更准确、低成本的分离检测。这一技术概念将引领未来微流控芯片的发展趋势。我相信这种由微流控芯片高度集成的便携式小型仪器将在不久的将来为改善公众家庭发挥作用。

1.2微流控芯片

2。1发展历史和概述

微流控芯片是指在只有几平方厘米的芯片上构建化学、生物或医学实验室。微流控芯片主要利用微制造技术将微通道、微型泵、微型阀等功能元件集成在芯片上,如电子集成电路,实现样品小型化。此外,集进样、反应、分离和检测于一体,实现快速、高效、低耗的微量总分析“9-1”。微流控芯片是一种新型的微总量分析系统。这种系统有许多优点:如果它能提高检测效率,它能缩短工作时间,否则需要几十分钟甚至几小时到几分钟。此外,由于其体积小,通常约为几平方厘米,通道宽度在几十微米之内,分析过程中所需的样品和测试剂量非常小,通常稍加升级。这种情况有利于有毒样品或稀有样品的分析,因为用量小,不会对分析人员造成伤害,也不会造成样品浪费。同时,分析过程中产生的废液对环境的污染也较小。此外,利用微流控芯片方法分析样品可以大大降低成本。一方面,制造小型仪器和设备的材料消耗低;另一方面,对于一些昂贵的化学品,使用微流体芯片可以减少消耗并大大降低成本。最后,微流控芯片应高度集成,体积小,便于携带和用于户外操作
事实上,微流控芯片作为微分析方法的使用在20世纪90年代初并不是偶然的,而是植根于一系列的技术发展和改进。早在20世纪60年代初,它就将传统的分析化学场所从瓶子、试管、玻璃仪器等转移到了其他地方。输送液体并进行分析过程的长玻璃管或毫米内径的聚合物管。然而,由于分析管的长度仍然在米的数量级,仪器的体积和试剂的消耗不能进一步减少,并且分析速度没有显著提高。20世纪90年代初,瑞士科学家曼茨提出了“微观总量分析系统”的概念。世界范围内的研究始于20世纪90年代中后期,其发展主要经历了三个阶段。在第一阶段,整个20世纪90年代,微流控芯片越来越被认为是分析化学的平台,因此它们经常与“微全分析系统”的概念混合在一起。当时,由于操作单元毛细管电泳首次引入系统,电泳通常是最常见的操作。在设计的装置上进行了电泳分离实验,并与传统方法进行了比较。实验结果非常令人满意,通过比较,发现其优于宏观分析系统。

2.3结果和讨论.......37-41
2.3.1聚乙二醇凝胶柱.......37-38
2.3.2蛋白质和葡萄糖.......38-39
2.3.3实际尿样.......39-41[/br/ ] 2.4总结和展望.......41-42
第三章微流控芯片固相微萃取整体柱测定绿茶样品中茶多酚.......42-56
3.1导言.......42-43
3.2实验部分.......43-47
3.2.1试剂和仪器.......43[/比尔/] 3.2.2微流体芯片制造.......43-44 [/BR/] 3.2.3整体柱材料的制备.......44-45
3 . 2 . 4 GMA-EDMA整体柱化学发光检测.......45
3.2.5.......45-47
3.2.6茶叶样品.......47
3.3实验和讨论.......47-55
3 . 3 . 1 GMA-EDMA的准备工作.......47-48 [/BR/] 3.3.2固相微萃取柱对的制备.......48-49[/溴/] 3.3.3化学发光检测条件.......49-51
3.3.4茶多酚干扰实验.......53[/溴/] 3.3.7化学发光系统的实际应用.......52-53[/比尔/] 3.3.6.......53[/比尔/] 3.3.7.......53-55[/ Br/] 3.4总结和展望.......55-56
第4章结论.......56-57

结论
在本论文的研究中,新材料被组装在微流控芯片上。构建了微流控芯片和化学发光分析平台,提出了一种将固相微萃取整体柱集成在芯片上的新分析方法,包括实际样品萃取和直接在线检测。利用微流控芯片集成新材料来分析样品,有效降低了样品和试剂的消耗,简化了操作步骤,节省了检测时间,成为可应用于复杂样品现场检测和快速分析的有力手段。
以聚乙二醇微阵列整体柱为模型,在微流控芯片中制备聚乙二醇整体柱,用于检测人体尿液中的葡萄糖和蛋白质浓度,从而实现无需仪器在短时间内直接观察检测结果。所建立的聚乙二醇微凝胶柱仅通过改变探针分子就可以成功地用于多组分的平行检测。此外,检测结果非常容易观察,并且只能用肉眼观察,而不能通过大型仪器。因此,这项技术可以应用于农村地区或缺乏仪器设备和操作人员的偏远地区。与纸基芯片相比,这项工作降低了材料消耗和制造过程的复杂性。这种低成本、操作简单的便携式诊断设备将有助于一些工业化程度低的地区和一些需要快速简单地诊断和检测疾病的特殊情况。
通过研究芯片上的新材料,制备了集成在微流控芯片上的固相微萃取整体柱材料。建立了茶叶中茶多酚的提取和检测平台,并将化学发光检测与茶叶样品中茶多酚的检测相结合,实现了无需洗脱的在线富集检测技术。在茶多酚检测分析中,它具有灵敏度高、测试剂量消耗低的优点。

参考资料

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