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基于聚电解质修饰纳米通道膜的微流控芯片研究

作　者: 刘会铭
导　师: 王柯敏；羊小海
学　校: 湖南大学
专　业: 分析化学
关键词: 微流控芯片纳米通道聚电解质 pH敏感
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

微流控芯片作为一种新型的化学生物分析技术平台,具有耗样量少、成本低、分析速度快、集成度高等优点,在化学检测、生物分析、环境监测、临床医学诊断等领域具有良好的应用前景。本文基于聚电解质修饰的纳米通道膜构建微流控芯片,开展了以下研究工作:1.基于pH敏感的聚甲基丙烯酸(PMAA)分子,构建了pH响应的微流控芯片。将pH敏感的PMAA修饰在聚碳酸酯纳米通道膜上,然后通过三明治夹心的方法植入微流控芯片内,以钌吡啶为荧光探针考察了微流控芯片的pH响应性能。随着芯片通道内溶液pH值的改变,PMAA分子相应地伸展和收缩,从而实现芯片通道可逆的闭合和开通,有望用于流体控制、药物可控释放等领域。2.基于聚电解质层层自组装技术,原位构建了电荷选择性微流控芯片。以玻璃为基片,PDMS为盖片,通过三明治夹心方法,将聚碳酸酯纳米通道膜植入芯片内,然后在芯片通道中依次通入带有不同电荷的聚电解质聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚丙烯基胺盐酸盐(PAH),使其层层组装在聚碳酸酯纳米通道内。以罗丹明B和荧光素钠为荧光探针,考察了微流控芯片的电荷选择能力。该芯片可以实现不同电荷染料分子的选择性渗透,有望用于不同电荷生物分子的分离与富集。3.基于微流控芯片发展了一种检测红细胞变形性的新方法。红细胞在流体剪切力作用下会产生变形,病变的红细胞变形能力降低。以戊二醛处理的红细胞模拟病变红细胞,在玻璃微流控芯片内,考察了位置、流速对红细胞变形性的影响。结果表明,红细胞变形指数随戊二醛浓度增大而减小,根据细胞的变形指数可以对红细胞变形性进行检测。该方法操作简单,无需使用旋转仪对红细胞施加剪切力,有望用于病变红细胞的检测。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
本文所用英文缩略词表  8-11
第1章绪论  11-30
  1.1 微流控芯片中纳米结构的特点  11-13
  1.2 基于微纳米加工技术在微流控芯片中构建纳米结构  13-23
    1.2.1 无机材料微流控芯片内纳米结构的构建  13-19
    1.2.2 有机聚合物微流控芯片内纳米结构的构建  19-22
    1.2.3 复合材料微流控芯片内纳米结构的构建  22-23
  1.3 基于纳米材料为模板在微流控芯片中构建纳米结构  23-25
    1.3.1 基于纳米颗粒为模板在微流控芯片内构建纳米结构  23-24
    1.3.2 基于纳米线为模板在微流控芯片内构建纳米结构  24-25
  1.4 基于纳米通道膜在微流控芯片中构建纳米结构  25-28
    1.4.1 引入无机纳米通道膜在微流控芯片内构建纳米结构  25-26
    1.4.2 引入有机聚合物纳米通道膜在微流控芯片内构建纳米结构  26-28
  1.5 本文拟开展的工作  28-30
第2章基于聚电解质修饰纳米通道膜的pH 敏感微流控芯片  30-42
  2.1 前言  30
  2.2 实验部分  30-34
    2.2.1 仪器和试剂  30-31
    2.2.2 pH 敏感聚电解质修饰纳米通道膜的制备  31-32
    2.2.3 pH 敏感聚电解质修饰纳米通道膜的渗透性考察  32-33
    2.2.4 微流控芯片的制作  33-34
    2.2.5 微流控芯片pH 响应的考察  34
  2.3 结果与讨论  34-41
    2.3.1 pH 敏感聚电解质修饰纳米通道膜的响应原理  34-35
    2.3.2 金纳米通道膜的电镜表征  35-36
    2.3.3 pH 敏感聚电解质修饰纳米通道膜表面的浸润性  36-37
    2.3.4 pH 敏感聚电解质修饰纳米通道膜的渗透性考察  37-39
    2.3.5 微流控芯片的pH 响应特性考察  39-41
  2.4 小结  41-42
第3章层层自组装原位构建电荷选择性微流控芯片  42-52
  3.1 前言  42
  3.2 实验部分  42-44
    3.2.1 仪器和试剂  42-43
    3.2.2 原位构建电荷选择性微流控芯片  43
    3.2.3 微流控芯片的电荷选择能力考察  43-44
  3.3 结果与讨论  44-51
    3.3.1 实验原理  44-45
    3.3.2 聚电解质修饰纳米通道的电镜表征  45-46
    3.3.3 微流控芯片的电荷选择能力考察  46-51
  3.4 小结  51-52
第4章微流控芯片用于红细胞变形性的研究  52-59
  4.1 前言  52
  4.2 实验部分  52-55
    4.2.1 试剂和仪器  52-53
    4.2.2 芯片结构示意图  53-54
    4.2.3 芯片通道处理  54
    4.2.4 血液样品处理  54-55
    4.2.5 微流控芯片对红细胞变形能力考察  55
  4.3 结果与讨论  55-58
    4.3.1 实验原理  55
    4.3.2 通道内溶液流速的分布  55-56
    4.3.3 红细胞变形指数在通道内的分布  56-57
    4.3.4 微流控芯片内检测红细胞变形性  57-58
  4.4 小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-68
附录攻读学位期间所发表的学术论文目录  68-69
致谢  69

基于聚电解质修饰纳米通道膜的微流控芯片研究

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