CN103331097B - 聚二甲基硅氧烷微流控芯片在分离寡多糖中的应用 - Google Patents

Abstract

聚二甲基硅氧烷微流控芯片在分离寡多糖中的用途。采用动态修饰法对聚二甲基硅氧烷微流控芯片进行表面改性，以甲基纤维素作为动态修饰剂，使其修饰后的聚二甲基硅氧烷微流控芯片表面具有亲水性和生物兼容性，能够快速、简单分析糖化合物，极大的缩短了糖化合物分析时间。本发明操作简单，减小了分析物与管壁间的相互作用，基本消除了糖化合物在聚二甲基硅氧烷微流控芯片表面的非特异性吸附，实现了寡多糖的高效快速分离，可用于分离中药中的寡多糖，拓展了其在医药分析中的应用。

Description

聚二甲基硅氧烷微流控芯片在分离寡多糖中的应用

技术领域

本发明属于微流控芯片电泳分离技术应用领域，具体涉及通过甲基纤维素对聚二甲基硅氧烷微流控芯片表面改性后，对寡多糖的高效快速分离分析。

背景技术

糖化合物是生物体的组成物质，与核酸、蛋白质和脂类并称为四大生命物质。糖化合物不仅是动植物的主要储能材料及结构材料，而且在细胞识别和细胞与环境相互作用等方面起着重要作用。自然界存在的糖化合物如糖缀合物及中药提取物中的糖链大多具有非常复杂的结构，如单糖组成、连接方式和分支结构微小差异的同分异构体，而且糖化合物缺乏生色基团或荧光基团，导致糖化合物的分离和分析困难。糖化合物研究远远落后于蛋白质和脱氧核糖核酸的研究。为了更好的了解它们的生物活性和功能，需要高性能分析技术对生物样品中寡多糖进行结构表征和分析，因而快速、高效、简便、简单糖化合物分离分析方法的研究受到很大的重视。

芯片毛细管电泳是一种高效分析技术，具有分析速度快、通量高、样品试剂消耗少、易于自动化和集成化等优点，已成为微流控芯片领域中最令人瞩目的一个分支，已成功应用于糖类、氨基酸、蛋白质、多肽、脱氧核糖核酸分离分析研究。芯片是微流控技术的核心，材料有硅片、玻璃、石英和高分子聚合物。由于高分子聚合物具有种类多、加工成型方便、原材料价格低廉等特点，非常适合于芯片大批量制作，成为目前研究者的主要关注方向。

目前使用的高分子聚合物主要有聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。聚二甲基硅氧烷是目前应用最广泛的微流控芯片材料之一，但聚二甲基硅氧烷表面疏水性较强、电渗流不稳定、生物兼容性差和对分析物的吸附严重，导致芯片性能降低或失效，极大地限制了聚二甲基硅氧烷微流控芯片的应用前景。因此，需要对聚二甲基硅氧烷微通道表面进行改性，从而提高表面亲水性，减小分析物与管壁间的相互作用，这对于糖化合物的分离检测起到很大的作用。

目前应用于聚二甲基硅氧烷微流控芯片的表面改性方法主要有等离子处理、本体掺杂、聚合诱导接枝、层层自组装及动态修饰等。其中动态修饰应用最广泛，由于其操作方法简单、简便，受到很多人的青睐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于为聚二甲基硅氧烷微流控芯片提供一种新的用途。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：聚二甲基硅氧烷微流控芯片在分离寡多糖中的用途。

采用聚二甲基硅氧烷微流控芯片分离寡多糖的具体方法为：将甲基纤维素溶解于pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液中，配制成3～5g/L的甲基纤维素改性剂；将聚二甲基硅氧烷微流控芯片依次用0.1mol/L的NaOH水溶液、去离子水、pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液冲洗，向聚二甲基硅氧烷微流控芯片的微通道中注入甲基纤维素改性剂，充满，对样品中的寡多糖进行电泳分离。

上述的甲基纤维素改性剂的浓度最佳为5g/L。

本发明采用甲基纤维素作为动态改性剂，基本消除了糖化合物在聚二甲基硅氧烷微流控芯片表面的非特异性吸附，实验结果表明，改性后的微流控芯片对葡聚糖T-40及石榴皮粗多糖的分离效果得到有效改善。本发明操作简单，对寡多糖的分离分析高效快速，极大的缩短了糖化合物的分析时间。

附图说明

图1是聚二甲基硅氧烷微流控芯片的结构示意图，图中1是缓冲液池、2样品池，3是样品废液池、4是缓冲废液池。

图2是实施例1中甲基纤维素改性后的聚二甲基硅氧烷微流控芯片分离葡聚糖T-40的电泳谱图。

图3是实施例1中甲基纤维素改性后的聚二甲基硅氧烷微流控芯片分离石榴皮粗多糖及葡聚糖T-40的电泳对比谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

聚二甲基硅氧烷微流控芯片在分离葡聚糖T-40中的用途，具体分离方法如下：

1、制作聚二甲基硅氧烷微流控芯片

首先用CorelDRAW X5软件制作“十”字型掩膜，再使用光刻法制得阳模，所用光胶为负光胶，制备过程包括甩胶、前烘、曝光、显影和后烘。将聚二甲基硅氧烷（Sylgard184）与固化剂（Dow Corning，USA）按质量比为10:1混合均匀，倾倒在制好的阳模上，在真空干燥箱中脱气处理1小时，去除气泡，然后在70℃固化2小时，待冷却后从阳模上剥下含分离通道的聚二甲基硅氧烷基片，用刀片切割成矩形，在缓冲液池1、样品池2、样品废液池3、缓冲废液池4处分别用打孔器形成3mm直径的圆孔，然后将其和玻璃载玻片依次用二次去离子水、甲醇、二次去离子水超声洗涤各10分钟，置于烘箱中干燥，在等离子清洗器中活化1分钟，随即将玻璃载玻片和聚二甲基硅氧烷基片贴在一起，形成不可逆封合的聚二甲基硅氧烷微流控芯片，其结构如图1所示，“十”字交叉点距样品池2和样品废液池3分别为5.25mm、距缓冲液池1和缓冲废液池4分别为5.75mm、37.5mm。

2、用聚二甲基硅氧烷微流控芯片分离葡聚糖T-40

将20mg葡聚糖T-40溶于1.0mL0.1mol/L的盐酸水溶液中，70℃水解2.5小时，用氮气吹干溶剂，加入二次去离子水稀释至0.5mL，取20μL上述葡聚糖T-40水解产物置于1mL的离心管中，加入0.1mol/L8-氨基芘-1,3,6-三磺酸钠盐的体积分数为15%的乙酸水溶液1μL、0.5mol/L NaH₃BCN的四氢呋喃溶液10μL，55℃密封反应90分钟，用pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液稀释至葡聚糖浓度为1×10^-4mol/L，配制成待测样品。

将甲基纤维素溶解于pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液中，配制成5g/L的甲基纤维素改性剂；将聚二甲基硅氧烷微流控芯片用0.1mol/L的NaOH水溶液浸泡微通道5分钟，然后用二次去离子水和pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液分别冲洗3～5次，用移液器吸取20μL甲基纤维素改性剂，注入聚二甲基硅氧烷微流控芯片的缓冲废液池4中，然后用注射器压入微通道中，使甲基纤维素修饰剂充满微通道。取20μL待测样品注入聚二甲基硅氧烷微流控芯片的样品池2中，向聚二甲基硅氧烷微流控芯片的缓冲液池1、样品废液池3、缓冲废液池4中分别注入20μL甲基纤维素修饰剂，进行电泳检测，施加电压如表1所示，电泳分析结果见图2。

表1 进样及分离电压

由图2可见，聚二甲基硅氧烷微流控芯片的微通道中注入5g/L的甲基纤维素改性剂形成的动态涂层基本消除了葡聚糖T-40在聚二甲基硅氧烷微流控芯片表面的非特异性吸附，无拖尾现象，峰形对称，8-氨基芘-1,3,6-三磺酸钠盐标记的葡聚糖T-40水解产物在140秒内基本完全分离，与传统毛细管电泳分离相比（一般在12分钟左右完成），分离速度明显提高，实现了寡多糖的高效快速分离。

实施例2

聚二甲基硅氧烷微流控芯片在分离石榴皮粗多糖中的用途，具体分离方法如下：

以安徽亳州的石榴皮为原料，采用水浸乙醇沉淀法提取石榴皮粗多糖。将石榴皮粗多糖溶于pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液中，配制成5g/L的石榴皮粗多糖溶液。取20μL0.05g/L的石榴皮粗多糖溶液置于1mL的离心管中，加入0.1mol/L8-氨基芘-1,3,6-三磺酸钠盐的体积分数为15%的乙酸水溶液1μL、0.5mol/L NaH₃BCN的四氢呋喃溶液10μL，55℃密封反应90分钟，用pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液稀释至石榴皮粗多糖浓度为1g/L，配制成待测样品。按照实施例1的方法对待测样品进行电泳检测，其他步骤与实施例1相同。电泳分析结果见图3。

由图3可见，提取的石榴皮粗多糖中三种粗多糖I、II和III得到高效快速分离。以葡聚糖T-40的水解产物电泳曲线为标准，可得石榴皮粗多糖中的三种粗多糖的聚合度大致在G40，相对分子量约为7200。这三种粗多糖的迁移时间相对于毛细管电泳，迁移时间大大缩短。本发明可用于中药寡多糖的高效快速分离分析。

实施例3

在实施例1和2中，所用的5g/L的甲基纤维素改性剂用等体积的3g/L的甲基纤维素改性剂替换，其他步骤与相应实施例相同。

Claims (2)

1.一种聚二甲基硅氧烷微流控芯片分离寡多糖的方法，其特征在于：将甲基纤维素溶解于pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液中，配制成3～5g/L的甲基纤维素改性剂；将聚二甲基硅氧烷微流控芯片依次用0.1mol/L的NaOH水溶液、去离子水、pH值为7.09的20mmol/L磷酸缓冲溶液冲洗，向聚二甲基硅氧烷微流控芯片的微通道中注入甲基纤维素改性剂，充满，对寡多糖待测样品进行电泳分离。

2.根据权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷微流控芯片分离寡多糖的方法，其特征在于：所述的甲基纤维素改性剂的浓度为5g/L。