色谱 ›› 2010, Vol. 28 ›› Issue (08): 729-730.DOI: 10.3724/SP.J.1123.2010.00729
• 聚焦 • 下一篇
方群
摘要：
1微加工芯片液相色谱柱基于微流控芯片构建液相色谱系统的独特优势之一,是可以利用微加工技术直接加工具有均一微结构的色谱柱。通过在芯片通道内加工形状规整的微结构(最常见的是微柱)阵列作为色谱的固定相,可显著提高色谱柱的均一性和渗透性。最近,Detobel等报道了一种带有多孔壳层的微柱阵列色谱柱的加工方法。首先采用干法刻蚀技术在硅片上加工圆柱形微柱阵列,每个微柱的直径是2.4 μm,高度29 μm,具有很高的深宽比,微柱之间的间距为3.2 μm。整个芯片通道(即色谱柱)的宽度为1 mm,高29 μm,长约34 mm,通道的横截面积与200 μm内径的毛细管相近。利用阳极键合法将加工好的硅片与玻璃盖片实现键合。进一步采用溶胶-凝胶技术在微柱阵列表面加工多孔硅胶层,该壳层厚度为0.5 μm,因此加工壳层后的微柱直径变为3.4 μm,微柱间的通孔尺寸变为2.2 μm。最后,对色谱柱内壁表面进行水热法介孔化处理和C8硅烷化处理,完成整个色谱柱的加工。色谱柱孔隙率为66%~68%,渗透性为1.3×10-13 m2。该色谱柱被应用于两种香豆素染料的快速分离。在不到5 s的时间内,在1.6 mm长的分离柱上实现了两种香豆素染料C440和C480的快速分离。分离的塔板高度分别为3.9 μm(无保留组分)和6 μm(保留因子为6.5)。上述方法将溶胶-凝胶整体柱加工技术与微加工微柱阵列柱技术结合起来,加工具有多孔壳层的微柱阵列色谱柱,提出了微加工色谱柱的一种新的结构模式。其优点是可分别单独控制色谱柱内通孔的大小和硅胶多孔层的厚度,因此,采用微柱阵列色谱柱可同时获得较高的分离效率和柱渗透性。详见: Anal. Chem., published on Web, 2010, 7, DOI: 10.1021/ac100971a。 2应用于快速法庭DNA分析的集成化微流控系统微流控分析的兴起最早源于微全分析系统(μTAS)概念的提出,即在芯片上集成包括试样预处理、反应、分离和检测的所有功能单元,实现系统的集成化和微型化。但目前文献报道的微流控分析系统多数只是实现了部分功能单元的集成化,而能够实现所有功能单元集成化并将其应用于实际样品分析的报道则很少。 Hopwood等最近报道了用于快速法庭DNA分析的集成化微流控系统,在实践微全分析系统概念方面提供了一个较为成功的范例。该系统中采用一次性使用的卡盒式DNA预处理芯片,芯片上集成微泵和微阀,直接将取自分析对象口腔的样品以及试剂传输至芯片上的各种微室内,完成DNA纯化、聚合酶链反应（PCR）扩增、扩增产物的收集等操作。然后再将扩增产物传输至卡盒上方的毛细管电泳芯片上,对经过扩增的短串联重复片段进行快速分离,分离分辨率达到1.2个碱基对。采用激光诱导荧光检测器对分离后的DNA片段进行检测。然后对所得到的分离数据进行处理,得到分析对象的DNA指纹图,再将其与数据库中的DNA指纹图进行比对。全部分析过程（包括从分析对象取样到将分析结果与数据库进行比对）可在不到4 h的时间内完成。详见: Anal. Chem., published on Web, 2010, 7, DOI: 10.1021/ac101355r。 3 芯片毛细管电泳系统应用于临床分析近日,Vanderschaeghe等报道利用商品化芯片毛细管电泳分析仪进行临床血清样品中的肝糖测定(GlycoHepatoTest),在微流控分析系统的实用化方面取得了显著进展。肝糖测定的目的是通过测定血清中一组N-多糖组分(生物标志物)的分布和随时间的变化,实现对肝脏纤维化患者的病程监测和肝硬化的早期诊断。作者首先采用临床实验室中常见的PCR扩增仪完成血清样品的多步预处理和多糖标记操作,用时3 h。多糖的标记采用荧光标记试剂8-氨基芘-1,3,6-三磺酸(8-aminopyrene-1,3,6-trisulfonic acid, APTS)进行。其后,采用3种商品化芯片毛细管电泳分析仪（包括安捷伦公司的2100 Bioanalyzer,岛津公司的MCE-202 MultiNA System, eGene公司的改进型eGene Apparatus）对样品进行快速分析。3种仪器均获得较好的分离结果,11种APTS标记的多糖组分多数得到基线分离。其中分离速度较快者,可在2 min内完成分离,而其分离距离不到2 cm。上述工作建立了一个实用的用于临床糖组学分析的平台,能可靠地进行临床实际血清样品的肝糖测定,对于在临床实验室开展糖组学研究以及对慢性肝病患者进行监测和早期诊断具有重要意义。此外,该系统的一个潜在的应用是在药学研究中对重组糖蛋白的糖基化进行快速筛查。详见: Anal. Chem., published on Web, 2010, 7, DOI: 10.1021/ac101560a。 4便携式臭氧分析仪分析仪器的微型化一直是分析仪器发展的主要方向之一。如何实现分析仪器的微型化、便携化及应用的现场化,对组成仪器各部件的设计和加工均提出了很大的挑战。最近Andersen等报道了一个适用于个体化臭氧监测的便携化臭氧分析仪。分析仪基于紫外吸收原理,采用低压汞灯作为光源,光电二极管为光检测器。“U”形吸收池采用石英管、铝块和反光镜等材料搭建,检测光程为15 cm,体积为3 mL。分析仪内,采用气泵将空气样品吸入检测系统中,利用电磁阀每隔5 s交替将空气样品和经过臭氧清除器处理的空气引入吸收池。臭氧清除器的使用可消除空气中其他有紫外吸收的物质对臭氧测定的干扰。此外,在空气样品进入吸收池前,还要经过一段Nafion管,以消除空气湿度变化对测定的干扰。分析仪采用电池供电,所有部件实现全集成化,整机尺寸为10 cm×7.6 cm×3.8 cm,重量小于1 kg。该分析仪在10 s内可完成一次样品的测定,对空气中臭氧测定的线性范围为0～500 ppbv (R2=0.9999);测定精度达到2 ppb,对臭氧的检出限(S/N=3)达到4.5 ppbv。由于在仪器研制过程中对实际环境中影响测定的因素,如温度和空气湿度等,进行了详细考察并采取了相应的解决措施,因此在实际测定过程中,分析仪的位置、温度和振动变化对测定的准确度均无明显影响。详见: Anal. Chem., published on Web, 2010, 7, DOI: 10.1021/ac1013578。
