科研开题报告许瑾

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1、CHANGCHUNINSTITUTEOFTECHNOLOGY开题报告论文题目：微流控芯片中无机-有机复合整体柱的制备及应用学生姓名：许瑾学院名称：理学院专业名称：应用化学班级名称：0842学号：0808411210指导教师：崔振峰贾琼教师职称:教授教授学历：博士2011年3月140开题报告一、选题依据1•研究目的及意义微流控芯片实验室又称芯片实验室，指把生物和化学等领域屮所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(其至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规生物或化学实验室的各种

2、功能的一种技术。微流控芯片实验室的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小平台上的灵活组合和大规模集成。随着分析科学与MEMS技术、材料学及生命科学等学科交叉研究的深入，微流控芯片分析系统(又称为芯片实验室,LabonaChip)得到了迅速的发展,其发展宗旨在于研制出集样品预处理和分离检测分析为一体的高度集成化的分析系统C112]o目前研究较成熟的主要有电泳芯片、DNA芯片、细胞分离芯片等微系统，均表现出较强的分析测试能力。但在系统功能化和集成化方面仍然存在诸多不足，其屮最为突出的就是在芯片上实现复杂生化样品的预处理十分困难，这将直接影响生化分析

3、的质量和最终结果。因此，对芯片集成化生化样品预处理技术的研究，己成为国内外研究的前沿和热点。整体柱(monolithiccolumn)是近年发展起来的一种新型分离介质，它通过反应试剂原位聚合而制得，具有制备简单、通透性好、可实现快速分离等优点，在高效液相色谱⑴和毛细管电色谱

4、4]屮已被广泛应用。将原位聚合制备整体柱技术与u2TAS过程相匹配，在微流控芯片上采用原位聚合制备整体柱实现固相萃取分离富集，己引起了人们的关注⑸o目前利用微流控芯片和整体柱分离模式来分离氨基酸的报道尚少。2•研究内容所属领域、研究范围本研究属于固相萃取的一个分支。在众多的

5、样品预处理技术中，固相萃取显示出了卓越的性能。固相萃取(solidphaseextraction,SPE)常被用于试样的预分离富集，以降低检测限或克服干扰。它利用选择性吸附洗脱的分离原理达到快速分离、净化与浓缩的目的，常应用在GC/MS或LC/MS分析前的试样去盐和预浓集处理。与其他相比具有很多的优势：(1)可以利用填充物和洗脱剂的不同，选择性地浓缩特定的分析物，具有更好的选择性；(2)在吸着柱未突破前，预浓缩的量仅受浓集时间的影响，因此常可达较高的浓集倍率；(3)无需准确控制缓冲液的浓度。本实验将近年来在色谱领域发展起来的一种新型分离富集材料

6、整体柱作为微流控芯片上的固相分离介质，利用整体柱制作简单、背压低、分辨率高、柱容量大等优点

7、6］整体柱具有双连续结构和双孔分布两大特点。双连续结构由相互交联的基质骨架和彼此连通的穿透孔组成；双孔分布是指整体柱屮存在两种不同类型、不同大小的孔，一种是微米级的穿透孔，另一种是位于骨架表面的纳米级骨架孔。与传统的多孔微球型柱材料相比，穿透孔的存在使得整体柱材料具有较好的渗透性和较小的传质阻力。整体柱可分为无机聚合物整体柱和有机聚合物整体柱两大类［7*>8］o口前大部分预处理过程都是在微芯片外实现的，这必然会造成样品的损失与污染，同时不利于UTAS的集

8、成化。因此，样品预处理技术的研究是目前微流控分析系统研究中最为活跃的领域之一，蕴含了许多新技术的牛长点。3•调研资料综述(包括国内外技术现状)近年来，针对于这方面的研究有很大的发展，很多方法都能很好的达到实验的预期目的。如:基于电驱动的场放大堆积、等速电泳和等电聚焦，基于磁场、声场作用的场效应分离和超声波分离，基于液液双相相互作用的多相层流和液液萃取，以及基于固液双相相互作用的过滤、膜分离和固相萃取等。其屮，芯片上固液双相分离富集技术是一种既可实现待测物的浓缩富集，又能够去除杂质组分干扰的样品预处理技术，具有操作过程简单，易于在微芯片上实现集成

9、与控制，可通过选择合适的固相载体，提高对目标分析物的选择性等优势。另外，整体柱的应用也十分广泛，最主耍的应用领域为色谱I古I定相，可用于反相高效液相色谱(I1PLC)、离子交换色谱(IC)、疏水作用色谱、亲和色谱以及手性拆分等"3。整体柱优良的性能使其在样品预处理领域也得到发展。与传统的涂层毛细管萃取柱相比，整体柱可以使萃取介质的体积大大增加，从而提高萃取容量;而相对于填充型萃取柱而言，使用整体柱不仅省去了繁琐的填装过程，并且整体柱中特有的穿透孔为液体的流动提供了大孔通道，以对流传质取代了缓慢的扩散传质，使得传质阻力明显减小，因而有利于萃取效率

10、的提高。1998年,美国加州大学伯克利分校的Frechet研究组山首次将聚合物整体柱用于固相萃取。他们以热引发的方式在PEEK管内合成了聚苯乙烯整体柱