專利名稱：一種用于樣品富集的微流控液滴濃縮裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于微流控芯片技術領域，具體涉及一種用于樣品富集的微流控液滴濃縮裝置，為低濃度物質的檢測提供了一種手段，并且易于與各種檢測技術相集成聯用。
背景技術：
傳統的濃縮富集技術有很多，根據樣品的不同性質可以選用不同的方法。例如溶劑萃取，經典的柱色譜，化學沉淀，樣品凍干等，也可以幾種方法聯用來實現濃縮富集的效果，但是這些方法大部分都是應用于常規的樣品富集，對于微量的樣本，其作用不大，而且涉及步驟過于繁瑣，中間轉移樣品損失較大，不利于富集樣本后的其他分析操作；毛細管電泳是一種很好的分離手段，例如通過電堆集場放大進樣、等速電泳、PH梯度、不連續緩沖液富集、固相微萃取、膜富集、超臨界萃取及微反應濃縮富集等各種技術可以實現微量樣品的在線富集，但是這些方法只適用于可用于毛細管電泳分離的樣品，且分離后的樣本不方便與其他技術相聯用以做后續的分析與鑒定；氣質聯用近年來也備受好評，對于分析一些微量小分子物質有很好的靈敏度，也可以實現低微量物質的富集檢測，但是對于那些不適合氣質檢測的物質就望塵莫及了。因而理想的濃縮富集技術是能實現在線、快速、無樣品損失的濃縮技術。本發明提供的液滴微流控芯片裝置可以很好地實現微量樣品的在線、快速濃縮，且易與各種鑒定技術相聯用，是一種理想的樣品濃縮富集方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能將微量樣品的在線、快速濃縮，且易與各種鑒定裝置聯用的微流控液滴濃縮裝置。本發明提供的微流控液滴濃縮裝置，包括微流控芯片，簡單樣品進樣裝置或復雜樣品分離裝置，在線或離線檢測裝置，其中，微流控芯片設有樣品溶液進口、連續相進口、微通道、出口 ；微流控芯片的樣品溶液進樣口連接簡單樣品進樣裝置或復雜樣品分離裝置，在微流控芯片中，分離的樣品溶液被與樣品溶液的溶劑微溶的另一相間隔和包裹，從而在微流控芯片的微通道中形成油包水或水包油的液滴，在微通道中連續相不斷吸收樣品溶液中的溶劑直至飽和，實現樣品的收集和濃縮，濃縮后的樣品通過出口進入在線或離線檢測裝置進行在線或離線分析與鑒定。本發明中，所述復雜樣品分離裝置可以是色譜、毛細管電泳，但不限于這幾種。本發明中，所述在線或離線檢測裝置可以是質譜儀、電化學檢測裝置、光譜檢測裝置，但不限于這幾種。其檢測方法可以是集成在微流控芯片裝置上，實現在線檢測；也可以通過管路將濃縮后的樣品引出后進行離線檢測。本發明中，所述微流控芯片可以由聚二甲基硅氧烷(PDMS)，玻璃，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等材料制作。本發明中，所述微流控芯片用于形成液滴的分散相相可以是水，也可以是能有效溶解樣本的其他溶劑；連續相可以是乙酸甲酯、碳酸二甲酯等微溶于水的液體，也可以是與樣本溶劑微溶且有利生成液滴的其他溶劑。本發明中，所述微流控芯片在生成液滴時，可以采用十字聚焦法，也可以是T型通道法，但不限于這幾種。本發明中，所述連續相中可以添加span 80等表面活性劑，以便能更好的生成液滴。本發明中，所述微流控芯片可以使用Aqimpel等試劑來對微通道進行修飾，以達到更好的生成液滴的目的，但不限于上述修飾方法。在一個實施方式中，本發明提供一種微流控液滴濃縮裝置，其微流控芯片它包括油相的進口和水相的進口，以油相為連續相，采用十字交叉法形成油包水的液滴，在微流控芯片的微通道內，油相不斷地從水相中吸收水分，從而使樣品液滴體積不斷變小，樣品濃度變高，直到油相對水達到飽和濃度為止，以實現濃縮的目的，在微通道的出口處收集樣本可進行后續的分析檢測。在另一個實施方式中，本發明提供一種微流控液滴濃縮裝置，其包括微流控芯片和電噴霧噴頭。微流控芯片包含有液相色譜餾分進口和油相進口，在芯片的十字交叉口與油相形成液滴，以實現色譜餾分的收集和濃縮，并在芯片出口處設置電噴霧噴頭，進行電噴霧質譜的在線檢測。本發明還涉及1)微流控芯片的設計包括液體進入的方式，液滴形成的方式、微通道的尺寸；2)微流控芯片的制作，包括選擇芯片的材質，芯片修飾方法；3)連續相、分散相的選擇以及流速條件篩選；4)樣品分離裝置的選擇，樣品檢測方式的選擇。本發明裝置結構簡單，為低濃度物質的檢測提供了一種有效的濃縮富集手段。
圖1為微流控液滴濃縮裝置示意圖。圖中標號1為連續相進口，2為樣品溶液進口，3為微通道出口。
具體實施例方式利用AutoCAD軟件繪制微流控芯片圖形，用高分辨率激光照排機在照相底片上繪得光刻掩膜。然后，在硅片上甩一層SU-8光刻負膠，并對其進行高溫固化處理，之后蓋上掩膜，在光刻機上對固化后的SU-8負膠進行曝光。最后，再用SU-8負膠顯影液顯影，定影后制作成微流控芯片模具。PDMS預聚體和PDMS固化劑按比例10 1混合均勻，抽氣后將其澆注在制作好的模具上，在80°C的烘箱中放置2-3小時進行固化。將固化好的PDMS取下后在進樣口和流出口處打孔，再與干凈的玻璃片同時放在等離子體環境下1-2分鐘，取出后將帶有圖案的PDMS芯片與玻璃片封接。芯片粘合后，在通道表面等離子體存在的情況下，立即在芯片通道中通入aquapel試劑，從而有良好的疏水性，可以有效避免有機試劑的浸潤， 在微芯片十字交叉部分的尺寸分別為50 μ m和100 μ m,后面部分微通道的尺寸為350 μ m, 在芯片的出口端集成了尺寸為外徑200 μ m,內徑100 μ m的不銹鋼噴針，可以用來加高電壓進行電噴霧。以20nM的標準肽段濃縮檢測為例，單獨將肽段溶液通過芯片，在不經濃縮的情況下，在線進行ESI質譜檢測，信號被淹沒在噪音中，無任何肽段信號檢出。將同樣的標準肽段溶液，通過上述液滴微流控芯片裝置濃縮2分鐘，在線ESI質譜檢測，信號為1*105，其中標準肽段(樣品相)流速為120μ L/h，碳酸二甲酯(連續相)流速為200μ L/h。濃縮效果非常明顯。
權利要求
1.一種微流控液滴濃縮裝置，其特征在于包括微流控芯片，簡單樣品進樣裝置或復雜樣品分離裝置，在線或離線檢測裝置，其中，微流控芯片設有樣品溶液進口、連續相進口、微通道；微流控芯片的樣品溶液進樣口連接簡單樣品進樣裝置或復雜樣品分離裝置，在微流控芯片中，分離的樣品溶液被與樣品溶液的溶劑微溶的另一相間隔和包裹，從而在微流控芯片的微通道中形成油包水或水包油的液滴；在微通道中連續相不斷吸收樣品溶液中的溶劑直至飽和，實現樣品的收集和濃縮，濃縮后的樣品通過微通道出口進入在線或離線檢測裝置進行在線或離線分析與鑒定。
2.根據權利要求1所述微流控液滴濃縮裝置，其特征在于所述復雜樣品分離裝置是色譜儀或毛細管電泳儀。
3.根據權利要求1所述微流控液滴濃縮裝置，其特征在于所述在線或離線檢測裝置是質譜儀、電化學檢測裝置或光譜檢測裝置；其檢測方式是集成在微流控芯片上，實現在線檢測，或者通過管路將濃縮后的樣品引出后進行離線檢測。
4.根據權利要求1所述微流控液滴濃縮裝置，其特征在于所述微流控芯片用于形成液滴的分散相是水，或者是能有效溶解樣本的其他溶劑；連續相為乙酸甲酯或碳酸二甲酯，或者是與樣本溶劑微溶且有利生成液滴的其他溶劑。
5.根據權利要求1所述微流控液滴濃縮裝置，其特征在于所述微流控芯片在生成液滴時，采用十字聚焦法，或者是T型通道法。
6.根據權利要求1所述微流控液滴濃縮裝置，其特征在于所述連續相中添加span80 表面活性劑。
7.根據權利要求1所述微流控液滴濃縮裝置，其特征在于所述微流控芯片的微通道經過Aquapel試劑修飾。
全文摘要
本發明屬于微流控芯片技術領域，具體為一種用于樣品富集的微流控液滴濃縮裝置。該裝置包括微流控芯片，簡單樣品進樣裝置或復雜樣品分離裝置，在線或離線檢測裝置；微流控芯片的樣品溶液進樣口連接簡單樣品進樣裝置或復雜樣品分離裝置，在微流控芯片中，分離的樣品溶液被與樣品溶液的溶劑微溶的另一相間隔和包裹，從而在微流控芯片通道中形成油包水或水包油的液滴，在微通道中連續相不斷吸收樣品溶液中的溶劑直至飽和，實現樣品的收集和濃縮，濃縮后的樣品通過微通道出口進入在線或離線檢測裝置進行在線或離線分析與鑒定。該裝置結構簡單，為低濃度物質的檢測提供了一種有效的濃縮富集手段。
文檔編號G01N1/40GK102527454SQ20121002146
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月31日 優先權日2012年1月31日
發明者劉寶紅, 李怡欣, 楊芃原, 紀季, 聶蕾 申請人:復旦大學