CN102527454A - 一种用于样品富集的微流控液滴浓缩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微流控芯片技术领域，具体为一种用于样品富集的微流控液滴浓缩装置。该装置包括微流控芯片，简单样品进样装置或复杂样品分离装置，在线或离线检测装置；微流控芯片的样品溶液进样口连接简单样品进样装置或复杂样品分离装置，在微流控芯片中，分离的样品溶液被与样品溶液的溶剂微溶的另一相间隔和包裹，从而在微流控芯片通道中形成油包水或水包油的液滴，在微通道中连续相不断吸收样品溶液中的溶剂直至饱和，实现样品的收集和浓缩，浓缩后的样品通过微通道出口进入在线或离线检测装置进行在线或离线分析与鉴定。该装置结构简单，为低浓度物质的检测提供了一种有效的浓缩富集手段。
Description
技术领域
本发明属于微流控芯片技术领域，具体涉及一种用于样品富集的微流控液滴浓缩装置，为低浓度物质的检测提供了一种手段，并且易于与各种检测技术相集成联用。
背景技术
传统的浓缩富集技术有很多，根据样品的不同性质可以选用不同的方法。例如溶剂萃取，经典的柱色谱，化学沉淀，样品冻干等，也可以几种方法联用来实现浓缩富集的效果，但是这些方法大部分都是应用于常规的样品富集，对于微量的样本，其作用不大，而且涉及步骤过于繁琐，中间转移样品损失较大，不利于富集样本后的其他分析操作；毛细管电泳是一种很好的分离手段，例如通过电堆集场放大进样、等速电泳、PH梯度、不连续缓冲液富集、固相微萃取、膜富集、超临界萃取及微反应浓缩富集等各种技术可以实现微量样品的在线富集，但是这些方法只适用于可用于毛细管电泳分离的样品，且分离后的样本不方便与其他技术相联用以做后续的分析与鉴定；气质联用近年来也备受好评，对于分析一些微量小分子物质有很好的灵敏度，也可以实现低微量物质的富集检测，但是对于那些不适合气质检测的物质就望尘莫及了。因而理想的浓缩富集技术是能实现在线、快速、无样品损失的浓缩技术。本发明提供的液滴微流控芯片装置可以很好地实现微量样品的在线、快速浓缩，且易与各种鉴定技术相联用，是一种理想的样品浓缩富集方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能将微量样品的在线、快速浓缩，且易与各种鉴定装置联用的微流控液滴浓缩装置。
本发明提供的微流控液滴浓缩装置，包括微流控芯片，简单样品进样装置或复杂样品分离装置，在线或离线检测装置，其中，微流控芯片设有样品溶液进口、连续相进口、微通道、出口；微流控芯片的样品溶液进样口连接简单样品进样装置或复杂样品分离装置，在微流控芯片中，分离的样品溶液被与样品溶液的溶剂微溶的另一相间隔和包裹，从而在微流控芯片的微通道中形成油包水或水包油的液滴，在微通道中连续相不断吸收样品溶液中的溶剂直至饱和，实现样品的收集和浓缩，浓缩后的样品通过出口进入在线或离线检测装置进行在线或离线分析与鉴定。
本发明中，所述复杂样品分离装置可以是色谱、毛细管电泳，但不限于这几种。
本发明中，所述在线或离线检测装置可以是质谱仪、电化学检测装置、光谱检测装置，但不限于这几种。其检测方法可以是集成在微流控芯片装置上，实现在线检测；也可以通过管路将浓缩后的样品引出后进行离线检测。
本发明中，所述微流控芯片可以由聚二甲基硅氧烷（PDMS），玻璃，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等材料制作。
本发明中，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样本的其他溶剂；连续相可以是乙酸甲酯、碳酸二甲酯等微溶于水的液体，也可以是与样本溶剂微溶且有利生成液滴的其他溶剂。
本发明中，所述微流控芯片在生成液滴时，可以采用十字聚焦法，也可以是T型通道法，但不限于这几种。
本发明中，所述连续相中可以添加span 80等表面活性剂，以便能更好的生成液滴。
本发明中，所述微流控芯片可以使用Aquapel等试剂来对微通道进行修饰，以达到更好的生成液滴的目的，但不限于上述修饰方法。
在一个实施方式中，本发明提供一种微流控液滴浓缩装置，其微流控芯片它包括油相的进口和水相的进口，以油相为连续相，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内，油相不断地从水相中吸收水分，从而使样品液滴体积不断变小，样品浓度变高，直到油相对水达到饱和浓度为止，以实现浓缩的目的，在微通道的出口处收集样本可进行后续的分析检测。
在另一个实施方式中，本发明提供一种微流控液滴浓缩装置，其包括微流控芯片和电喷雾喷头。微流控芯片包含有液相色谱馏分进口和油相进口，在芯片的十字交叉口与油相形成液滴，以实现色谱馏分的收集和浓缩，并在芯片出口处设置电喷雾喷头，进行电喷雾质谱的在线检测。
本发明还涉及：1）微流控芯片的设计：包括液体进入的方式，液滴形成的方式、微通道的尺寸；2）微流控芯片的制作，包括选择芯片的材质，芯片修饰方法；3）连续相、分散相的选择以及流速条件筛选；4）样品分离装置的选择，样品检测方式的选择。
本发明装置结构简单，为低浓度物质的检测提供了一种有效的浓缩富集手段。
附图说明
图1为微流控液滴浓缩装置示意图。
图中标号：1为连续相进口，2为样品溶液进口，3为微通道出口。
具体实施方式
利用AutoCAD软件绘制微流控芯片图形，用高分辨率激光照排机在照相底片上绘得光刻掩膜。然后，在硅片上甩一层SU-8光刻负胶，并对其进行高温固化处理，之后盖上掩膜，在光刻机上对固化后的SU-8负胶进行曝光。最后，再用SU-8负胶显影液显影，定影后制作成微流控芯片模具。PDMS预聚体和PDMS固化剂按比例10：1混合均匀，抽气后将其浇注在制作好的模具上，在80℃的烘箱中放置2-3小时进行固化。将固化好的PDMS取下后在进样口和流出口处打孔，再与干净的玻璃片同时放在等离子体环境下1-2分钟，取出后将带有图案的PDMS芯片与玻璃片封接。芯片粘合后，在通道表面等离子体存在的情况下，立即在芯片通道中通入aquapel试剂，从而有良好的疏水性，可以有效避免有机试剂的浸润，在微芯片十字交叉部分的尺寸分别为50μm和100μm,后面部分微通道的尺寸为350μm,在芯片的出口端集成了尺寸为外径200μm，内径100μm的不锈钢喷针，可以用来加高电压进行电喷雾。
以20nM的标准肽段浓缩检测为例，单独将肽段溶液通过芯片，在不经浓缩的情况下，在线进行ESI质谱检测，信号被淹没在噪音中，无任何肽段信号检出。将同样的标准肽段溶液，通过上述液滴微流控芯片装置浓缩2分钟，在线ESI质谱检测，信号为1*105，其中标准肽段（样品相）流速为120μL/h，碳酸二甲酯（连续相）流速为200μL/h。浓缩效果非常明显。
Claims (7)
1.一种微流控液滴浓缩装置，其特征在于包括微流控芯片，简单样品进样装置或复杂样品分离装置，在线或离线检测装置，其中，微流控芯片设有样品溶液进口、连续相进口、微通道；微流控芯片的样品溶液进样口连接简单样品进样装置或复杂样品分离装置，在微流控芯片中，分离的样品溶液被与样品溶液的溶剂微溶的另一相间隔和包裹，从而在微流控芯片的微通道中形成油包水或水包油的液滴；在微通道中连续相不断吸收样品溶液中的溶剂直至饱和，实现样品的收集和浓缩，浓缩后的样品通过微通道出口进入在线或离线检测装置进行在线或离线分析与鉴定。
2.根据权利要求1所述微流控液滴浓缩装置，其特征在于所述复杂样品分离装置是色谱仪或毛细管电泳仪。
3.根据权利要求1所述微流控液滴浓缩装置，其特征在于所述在线或离线检测装置是质谱仪、电化学检测装置或光谱检测装置；其检测方式是集成在微流控芯片上，实现在线检测，或者通过管路将浓缩后的样品引出后进行离线检测。
4.根据权利要求1所述微流控液滴浓缩装置，其特征在于所述微流控芯片用于形成液滴的分散相是水，或者是能有效溶解样本的其他溶剂；连续相为乙酸甲酯或碳酸二甲酯，或者是与样本溶剂微溶且有利生成液滴的其他溶剂。
5.根据权利要求1所述微流控液滴浓缩装置，其特征在于所述微流控芯片在生成液滴时，采用十字聚焦法，或者是T型通道法。
6.根据权利要求1所述微流控液滴浓缩装置，其特征在于所述连续相中添加span 80表面活性剂。
7.根据权利要求1所述微流控液滴浓缩装置，其特征在于所述微流控芯片的微通道经过Aquapel试剂修饰。
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