[發(fā)明專利]集成固相微萃取的微流控芯片以及檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910235700.8
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN101690855A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 陳志鋒;厲紅;林金明;李海芳
• 申請（專利權）人: 中國檢驗檢疫科學研究院
• 主分類號: B01D15/08
• 分類號: B01D15/08;G01N30/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;汪永生

技術領域

本發(fā)明屬于樣品分析檢測領域，更具體地涉及具有樣品濃縮功 能的微流控芯片的設計及其在分析檢測領域的應用方法。

背景技術

樣品預處理一直是樣品分析過程中最關鍵和最耗時的環(huán)節(jié)。傳 統(tǒng)的溶劑萃取是樣品預處理常用手段之一，但它具有使用有毒的有 機溶劑、操作繁瑣等缺點。為此，人們發(fā)展了無溶劑萃取技術，但 其設備復雜，試驗條件苛刻，不適于廣泛應用。1989年，Pawlizyn 等在固相萃取的基礎上開發(fā)了固相微萃取技術，該技術是在一個石 英纖維中實現(xiàn)樣品的萃取和濃縮，濃縮后的樣品直接用于進樣，因 此它集采集、萃取、濃縮和進樣于一體，簡單快速，可方便實現(xiàn)與 氣相色譜或高效液相色譜的聯(lián)用。但固相微萃取技術也存在以下缺 點：石英纖維在使用過程中極易折斷；對復雜基體樣品萃取時易造 成涂層污染；涂層種類不多，限制了其應用范圍；商品化纖維價格 昂貴，不易實現(xiàn)大眾化和普及化。為了解決這些問題，研究者們在 固相微萃取基礎上開發(fā)了固相微萃取膜技術和攪拌棒吸附萃取技 術。這兩項技術與固相微萃取的基本原理相同，所使用的萃取相材 料也一致，但攪拌棒上涂敷的萃取相的量通常為50-300μl，是固相 微萃取的100到1000倍，因此檢測靈敏度增加了100到1000倍。

微流控芯片技術發(fā)展于20世紀90年代初，它依靠微機電加工 技術在一張幾平方厘米大小的微芯片上加工各種微通道網(wǎng)絡，通過 對微通道網(wǎng)絡中的流體(氣體和液體)的控制，將樣品分析中的采 樣、純化、分離、進樣、檢測等操作在一個可多次使用的微芯片上 完成，充分體現(xiàn)了分析儀器的微型化、集成化與便攜化的發(fā)展趨勢， 已經(jīng)成為當代分析化學領域研究的熱點與發(fā)展前沿。目前典型的微 流控分析芯片常包括一個十字通道，如圖1所示，R1為緩沖溶液 池，R2為樣品池，R3為樣品廢液池，R4為廢液池。目前將固相微 萃取過程應用于微流控芯片的方法有兩種，一種是采用開口管形式 在簡單玻璃片通道內涂漬一層吸附膜，該膜作為萃取的固定相。目 前常用的一種固定相是C18；另一種是在芯片通道內通過原位聚合 反應形成多孔的整體柱。但是這些方法皆有一定的缺陷，其一是在 微尺寸的通道內形成吸附膜或者多孔整體柱的操作并不方便，無法 控制和檢查固相吸附介質的形成質量；其二是該吸附膜或者聚合在 通道的整體柱是固定在芯片的固相微萃取通道內，一旦吸附介質失 效，則整個芯片不能再使用。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種集成固相微萃取的微流控芯片，用于克服現(xiàn)有 技術中的上述缺陷。

本發(fā)明的集成固相微萃取的微流控芯片，包括呈十字形排布的 固相微萃取通道(以下稱萃取通道)和分離通道，在萃取通道的第 一端與交叉點(萃取通道與分離通道的交匯處)之間設有萃取段， 該萃取段填充有多孔微球作為固相微萃取的固定相。在一種具體實 施方式中，該多孔微球為在無機顆粒表面包覆一層有機吸附膜。在 一種更具體的實施方式中，該無機顆粒為二氧化硅顆粒。

在一種具體實施方式中，無機顆粒表面包覆的有機吸附膜由羥 基封端的聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS)組成，也可以使用其他材 質的吸附膜，如聚乙二醇、聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基 苯(PDMS/DVB)、聚乙二醇/聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇/二乙烯基 苯(CW/PVB)、聚乙二醇/模板樹脂(DB/TR)等。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，鄰近萃取通道的第一端設有第一 池、第二池和第三池，分別連通至該第一端并分別作為樣品池、清 洗池和洗脫池。在萃取通道的第二端設第四池作為第一廢液池。在 分離通道的第一端設第五池，作為分離緩沖液池。在分離通道的第 二端設第六池，作為第二廢液池。

本發(fā)明的第二方面提供一種微流控芯片，其包括呈十字形排布 的萃取通道和分離通道，其中，在萃取通道的第一端與交叉點(萃 取通道與分離通道的交匯處)之間的預定段設有萃取段。在萃取通 道和分離通道的交匯處設有第一檢測點，用于對洗脫液中的目標分 析物洗脫效果進行評價，在分離通道的末端設有第二檢測點，用于 檢測在分離通道中被分離的目標分析物。

在一種具體實施方式中，該萃取通道被涂漬C18固定相。可替 代地，該萃取通道內可以通過原位聚合反應形成多孔聚合物整體 柱。優(yōu)選地，可以在該萃取通道內填入微球，作為吸附相。