分析化學專業(yè)畢業(yè)論文[精品論文]核酸的電、磁純化新方法及其在微流控芯片中的應用研究

1、分析化學專業(yè)畢業(yè)論文 精品論文 核酸的電、磁純化新方法及其在微流控芯片中的應用研究關(guān)鍵詞：dna萃取 電滲析 氨基化磁珠 固相萃取 微流控芯片摘要：微全分析系統(tǒng)(-tas)具備在芯片實驗室上實現(xiàn)分析過程集成化、自動化和縮微化的特點，能夠極大地減少試劑的消耗量、縮短分析時間、提高分析檢測效率。因此，在疾病診斷、生化分析、臨床檢測等領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注。通過不同功能芯片的使用，達到分析全過程多種功能的集成，是實現(xiàn)微全分析系統(tǒng)集成化的有效途徑之一。針對復雜生化樣品體系，樣品預處理是實現(xiàn)整個-tas分析的前提，而目前樣品預處理技術(shù)正成為-tas向集成化、高效率、連續(xù)化發(fā)展必須突破的瓶頸之一。 在基因分析

2、和疾病檢測中，常常需要進行dna提取、dna擴增和dna分離檢測等步驟，其中dna的提取是決定基因分析成敗與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的核酸提取方法具有操作繁瑣，難以自動化等缺點。固液雙相分離富集是一種既可實現(xiàn)待測物的濃縮富集又能夠去除雜質(zhì)組分干擾的樣品預處理技術(shù)，而且它比較容易與微流控芯片系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)在線預處理。 本論文發(fā)展了兩種可用于捕獲濃縮生物樣品中dna的固液雙相分離富集方法-電滲析分離富集與磁珠法固相萃取，并把兩種方法集成至微流控芯片中，實現(xiàn)生物樣品的在線預處理，芯片易與其他芯片聯(lián)用。論文共分為四章。 第一章為緒論，首先總結(jié)了dna提取的一般過程與幾種傳統(tǒng)的dna提取方法；然后介紹了膜分離

3、技術(shù)尤其是電滲析技術(shù)及其在生物分離領(lǐng)域的應用；接著概述了磁性復合納米顆粒的制備方法及其在dna萃取中的應用；最后，論述膜分離技術(shù)與固相萃取技術(shù)在樣品預處理微流控芯片中的集成和應用。 第二章構(gòu)建一個可用于濃縮生物大分子(dna)的電滲析裝置?；陔姖B析技術(shù)，利用陽離子交換膜在電場中對負電性物質(zhì)的截留特性，在流路死體積中捕獲并濃縮負電性物質(zhì)。以陰性染料達旦黃作為探討富集機理的模型化合物，研究了負電性物質(zhì)在裝置中的運動特點，并初步優(yōu)化實驗條件。生物大分子樣品的實驗結(jié)果表明：本裝置在低電壓條件下成功地實現(xiàn)無損傷捕獲濃縮dna分子，單體系的-dna實驗回收率約47，濃縮液可直接用于pcr實驗；裝置具備較

4、好的分離效能：從dna-血紅蛋白的混合體系中選擇性地捕獲濃縮dna，去除絕大部分的蛋白質(zhì)，濃縮液可直接用于pcr實驗；從全血破碎液中成功地萃取出基因組dna，二次濃縮液可用于pcr實驗。本電滲析裝置適用于分離具備不同電性的生物大分子，如等電點不同的蛋白質(zhì)或核酸，實驗操作自動簡便，使用簡單的有機試劑；也可用于一般的無機離子和生物小分子的純化與預富集以降低對儀器的檢測限要求；微型化可與微流控芯片聯(lián)用或集成于芯片上，在生物樣品的捕獲、脫鹽和分離等預處理過程中有很大的應用空間。 第三章發(fā)展了可控表面電性的超順磁氨基化sio2fe3o4復合納米顆粒(amino-si-mnps)用于核酸的分離純化。采用水

5、熱法制備超順磁的fe3o4納米粒子，通過sem、tem、xrd和mpms超導量子干涉磁強計對其進行表征；運用stober法對fe3o4納米粒子進行包覆得到粒徑約300nm，具有核殼結(jié)構(gòu)的sio2fe3o4復合納米顆粒；基于硅烷試劑的水解，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)對sio2fe3o4復合納米顆粒進行氨基化表面改性，得到amino-si-mnps。借助zeta電位研究磁珠的表面電性，發(fā)現(xiàn)氨基化磁珠的表面電性對溶液的ph敏感，通過研究磁珠在萃取dna體系中的電性，提出磁珠與dna分子結(jié)合的機理。利用該磁珠成功地從全血中萃取得到基因組dna，實驗僅使用簡單的、不對pcr產(chǎn)生干擾和抑制的

6、試劑，萃取效率約70，洗提液可直接用于pcr試驗。本磁珠除了具有超順磁性、分散性好等優(yōu)點之外，其表面電性可通過調(diào)節(jié)溶液的ph得到控制、磁珠與dna分子作用時，吸附和脫附速率快。這些優(yōu)勢使其成為一種良好的固定相，在dna萃取等生物分離過程、在樣品預處理芯片中具有廣闊的應用前景。 第四章制作了兩個基于固液雙相分離富集技術(shù)的樣品預處理芯片。其一把第二章基于電滲析技術(shù)的裝置微型化并集成至微流控芯片中。以pmma為材料，用激光刻蝕溝道，制作一個“三明治”式的分離濃縮芯片，陽離子膜依靠機械力固定于兩層芯片間。在線觀測達旦黃在芯片上的富集特性；以花菁類染料(gene-finder)為熒光指示劑，在線監(jiān)測dn

7、a在該芯片中的富集特性。利用單體系dna與dna-血紅蛋白混合體系研究芯片的濃縮和分離效能，結(jié)果表明：該芯片能夠無損傷地捕獲濃縮單體系與混合物體系中的dna，濃縮液可直接供給pcr試驗；在全血中基因組的提取實驗中，該芯片能夠捕獲濃縮裂解液中的基因組dna，但是純度較低。芯片自動化程度高，試劑用量少等特點使具有與其他芯片聯(lián)用的潛力，如與pcr芯片聯(lián)用，用于分離pcr產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)；或與其他萃取芯片聯(lián)用用于提取液的脫鹽，濃縮等處理。 另一芯片基于第三章表面電性可控的氨基化磁珠技術(shù)，磁珠作為固定相填充于dna萃取芯片中，借助外磁場固定于微通道中。芯片成功地從全血裂解液中萃取得到基因組dna，洗提液可

8、直接用于pcr實驗。與傳統(tǒng)的固相萃取芯片相比，磁珠芯片制作工藝要求低，磁珠填充與去除方便，試劑用量少、洗提液可直接用于進一步的生物分析等優(yōu)勢使該芯片具有與細胞破碎芯片、pcr芯片等聯(lián)用的發(fā)展前景。 本論文發(fā)展的兩種固液雙相分離富集方法；把電滲析技術(shù)用于生物大分子的分離濃縮，并集成至微流控芯片，有效地實現(xiàn)在線富集與分離；制備表面電性可控的mnps作為固定相用于核酸萃取，在芯片上實現(xiàn)dna在線純化與濃縮。在樣品的預處理領(lǐng)域具有較大的應用空間。正文內(nèi)容 微全分析系統(tǒng)(-tas)具備在芯片實驗室上實現(xiàn)分析過程集成化、自動化和縮微化的特點，能夠極大地減少試劑的消耗量、縮短分析時間、提高分析檢測效率。因此

9、，在疾病診斷、生化分析、臨床檢測等領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注。通過不同功能芯片的使用，達到分析全過程多種功能的集成，是實現(xiàn)微全分析系統(tǒng)集成化的有效途徑之一。針對復雜生化樣品體系，樣品預處理是實現(xiàn)整個-tas分析的前提，而目前樣品預處理技術(shù)正成為-tas向集成化、高效率、連續(xù)化發(fā)展必須突破的瓶頸之一。 在基因分析和疾病檢測中，常常需要進行dna提取、dna擴增和dna分離檢測等步驟，其中dna的提取是決定基因分析成敗與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的核酸提取方法具有操作繁瑣，難以自動化等缺點。固液雙相分離富集是一種既可實現(xiàn)待測物的濃縮富集又能夠去除雜質(zhì)組分干擾的樣品預處理技術(shù)，而且它比較容易與微流控芯片系統(tǒng)結(jié)合實

10、現(xiàn)在線預處理。 本論文發(fā)展了兩種可用于捕獲濃縮生物樣品中dna的固液雙相分離富集方法-電滲析分離富集與磁珠法固相萃取，并把兩種方法集成至微流控芯片中，實現(xiàn)生物樣品的在線預處理，芯片易與其他芯片聯(lián)用。論文共分為四章。 第一章為緒論，首先總結(jié)了dna提取的一般過程與幾種傳統(tǒng)的dna提取方法；然后介紹了膜分離技術(shù)尤其是電滲析技術(shù)及其在生物分離領(lǐng)域的應用；接著概述了磁性復合納米顆粒的制備方法及其在dna萃取中的應用；最后，論述膜分離技術(shù)與固相萃取技術(shù)在樣品預處理微流控芯片中的集成和應用。 第二章構(gòu)建一個可用于濃縮生物大分子(dna)的電滲析裝置?；陔姖B析技術(shù)，利用陽離子交換膜在電場中對負電性物質(zhì)的截

11、留特性，在流路死體積中捕獲并濃縮負電性物質(zhì)。以陰性染料達旦黃作為探討富集機理的模型化合物，研究了負電性物質(zhì)在裝置中的運動特點，并初步優(yōu)化實驗條件。生物大分子樣品的實驗結(jié)果表明：本裝置在低電壓條件下成功地實現(xiàn)無損傷捕獲濃縮dna分子，單體系的-dna實驗回收率約47，濃縮液可直接用于pcr實驗；裝置具備較好的分離效能：從dna-血紅蛋白的混合體系中選擇性地捕獲濃縮dna，去除絕大部分的蛋白質(zhì)，濃縮液可直接用于pcr實驗；從全血破碎液中成功地萃取出基因組dna，二次濃縮液可用于pcr實驗。本電滲析裝置適用于分離具備不同電性的生物大分子，如等電點不同的蛋白質(zhì)或核酸，實驗操作自動簡便，使用簡單的有機試

12、劑；也可用于一般的無機離子和生物小分子的純化與預富集以降低對儀器的檢測限要求；微型化可與微流控芯片聯(lián)用或集成于芯片上，在生物樣品的捕獲、脫鹽和分離等預處理過程中有很大的應用空間。 第三章發(fā)展了可控表面電性的超順磁氨基化sio2fe3o4復合納米顆粒(amino-si-mnps)用于核酸的分離純化。采用水熱法制備超順磁的fe3o4納米粒子，通過sem、tem、xrd和mpms超導量子干涉磁強計對其進行表征；運用stober法對fe3o4納米粒子進行包覆得到粒徑約300nm，具有核殼結(jié)構(gòu)的sio2fe3o4復合納米顆粒；基于硅烷試劑的水解，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)對sio2fe3o

13、4復合納米顆粒進行氨基化表面改性，得到amino-si-mnps。借助zeta電位研究磁珠的表面電性，發(fā)現(xiàn)氨基化磁珠的表面電性對溶液的ph敏感，通過研究磁珠在萃取dna體系中的電性，提出磁珠與dna分子結(jié)合的機理。利用該磁珠成功地從全血中萃取得到基因組dna，實驗僅使用簡單的、不對pcr產(chǎn)生干擾和抑制的試劑，萃取效率約70，洗提液可直接用于pcr試驗。本磁珠除了具有超順磁性、分散性好等優(yōu)點之外，其表面電性可通過調(diào)節(jié)溶液的ph得到控制、磁珠與dna分子作用時，吸附和脫附速率快。這些優(yōu)勢使其成為一種良好的固定相，在dna萃取等生物分離過程、在樣品預處理芯片中具有廣闊的應用前景。 第四章制作了兩個基

14、于固液雙相分離富集技術(shù)的樣品預處理芯片。其一把第二章基于電滲析技術(shù)的裝置微型化并集成至微流控芯片中。以pmma為材料，用激光刻蝕溝道，制作一個“三明治”式的分離濃縮芯片，陽離子膜依靠機械力固定于兩層芯片間。在線觀測達旦黃在芯片上的富集特性；以花菁類染料(gene-finder)為熒光指示劑，在線監(jiān)測dna在該芯片中的富集特性。利用單體系dna與dna-血紅蛋白混合體系研究芯片的濃縮和分離效能，結(jié)果表明：該芯片能夠無損傷地捕獲濃縮單體系與混合物體系中的dna，濃縮液可直接供給pcr試驗；在全血中基因組的提取實驗中，該芯片能夠捕獲濃縮裂解液中的基因組dna，但是純度較低。芯片自動化程度高，試劑用量

15、少等特點使具有與其他芯片聯(lián)用的潛力，如與pcr芯片聯(lián)用，用于分離pcr產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)；或與其他萃取芯片聯(lián)用用于提取液的脫鹽，濃縮等處理。 另一芯片基于第三章表面電性可控的氨基化磁珠技術(shù)，磁珠作為固定相填充于dna萃取芯片中，借助外磁場固定于微通道中。芯片成功地從全血裂解液中萃取得到基因組dna，洗提液可直接用于pcr實驗。與傳統(tǒng)的固相萃取芯片相比，磁珠芯片制作工藝要求低，磁珠填充與去除方便，試劑用量少、洗提液可直接用于進一步的生物分析等優(yōu)勢使該芯片具有與細胞破碎芯片、pcr芯片等聯(lián)用的發(fā)展前景。 本論文發(fā)展的兩種固液雙相分離富集方法；把電滲析技術(shù)用于生物大分子的分離濃縮，并集成至微流控芯片，有

16、效地實現(xiàn)在線富集與分離；制備表面電性可控的mnps作為固定相用于核酸萃取，在芯片上實現(xiàn)dna在線純化與濃縮。在樣品的預處理領(lǐng)域具有較大的應用空間。微全分析系統(tǒng)(-tas)具備在芯片實驗室上實現(xiàn)分析過程集成化、自動化和縮微化的特點，能夠極大地減少試劑的消耗量、縮短分析時間、提高分析檢測效率。因此，在疾病診斷、生化分析、臨床檢測等領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注。通過不同功能芯片的使用，達到分析全過程多種功能的集成，是實現(xiàn)微全分析系統(tǒng)集成化的有效途徑之一。針對復雜生化樣品體系，樣品預處理是實現(xiàn)整個-tas分析的前提，而目前樣品預處理技術(shù)正成為-tas向集成化、高效率、連續(xù)化發(fā)展必須突破的瓶頸之一。 在基因分析和

17、疾病檢測中，常常需要進行dna提取、dna擴增和dna分離檢測等步驟，其中dna的提取是決定基因分析成敗與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的核酸提取方法具有操作繁瑣，難以自動化等缺點。固液雙相分離富集是一種既可實現(xiàn)待測物的濃縮富集又能夠去除雜質(zhì)組分干擾的樣品預處理技術(shù)，而且它比較容易與微流控芯片系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)在線預處理。 本論文發(fā)展了兩種可用于捕獲濃縮生物樣品中dna的固液雙相分離富集方法-電滲析分離富集與磁珠法固相萃取，并把兩種方法集成至微流控芯片中，實現(xiàn)生物樣品的在線預處理，芯片易與其他芯片聯(lián)用。論文共分為四章。 第一章為緒論，首先總結(jié)了dna提取的一般過程與幾種傳統(tǒng)的dna提取方法；然后介紹了膜分離技

18、術(shù)尤其是電滲析技術(shù)及其在生物分離領(lǐng)域的應用；接著概述了磁性復合納米顆粒的制備方法及其在dna萃取中的應用；最后，論述膜分離技術(shù)與固相萃取技術(shù)在樣品預處理微流控芯片中的集成和應用。 第二章構(gòu)建一個可用于濃縮生物大分子(dna)的電滲析裝置。基于電滲析技術(shù)，利用陽離子交換膜在電場中對負電性物質(zhì)的截留特性，在流路死體積中捕獲并濃縮負電性物質(zhì)。以陰性染料達旦黃作為探討富集機理的模型化合物，研究了負電性物質(zhì)在裝置中的運動特點，并初步優(yōu)化實驗條件。生物大分子樣品的實驗結(jié)果表明：本裝置在低電壓條件下成功地實現(xiàn)無損傷捕獲濃縮dna分子，單體系的-dna實驗回收率約47，濃縮液可直接用于pcr實驗；裝置具備較好

19、的分離效能：從dna-血紅蛋白的混合體系中選擇性地捕獲濃縮dna，去除絕大部分的蛋白質(zhì)，濃縮液可直接用于pcr實驗；從全血破碎液中成功地萃取出基因組dna，二次濃縮液可用于pcr實驗。本電滲析裝置適用于分離具備不同電性的生物大分子，如等電點不同的蛋白質(zhì)或核酸，實驗操作自動簡便，使用簡單的有機試劑；也可用于一般的無機離子和生物小分子的純化與預富集以降低對儀器的檢測限要求；微型化可與微流控芯片聯(lián)用或集成于芯片上，在生物樣品的捕獲、脫鹽和分離等預處理過程中有很大的應用空間。 第三章發(fā)展了可控表面電性的超順磁氨基化sio2fe3o4復合納米顆粒(amino-si-mnps)用于核酸的分離純化。采用水熱

20、法制備超順磁的fe3o4納米粒子，通過sem、tem、xrd和mpms超導量子干涉磁強計對其進行表征；運用stober法對fe3o4納米粒子進行包覆得到粒徑約300nm，具有核殼結(jié)構(gòu)的sio2fe3o4復合納米顆粒；基于硅烷試劑的水解，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)對sio2fe3o4復合納米顆粒進行氨基化表面改性，得到amino-si-mnps。借助zeta電位研究磁珠的表面電性，發(fā)現(xiàn)氨基化磁珠的表面電性對溶液的ph敏感，通過研究磁珠在萃取dna體系中的電性，提出磁珠與dna分子結(jié)合的機理。利用該磁珠成功地從全血中萃取得到基因組dna，實驗僅使用簡單的、不對pcr產(chǎn)生干擾和抑制的試

21、劑，萃取效率約70，洗提液可直接用于pcr試驗。本磁珠除了具有超順磁性、分散性好等優(yōu)點之外，其表面電性可通過調(diào)節(jié)溶液的ph得到控制、磁珠與dna分子作用時，吸附和脫附速率快。這些優(yōu)勢使其成為一種良好的固定相，在dna萃取等生物分離過程、在樣品預處理芯片中具有廣闊的應用前景。 第四章制作了兩個基于固液雙相分離富集技術(shù)的樣品預處理芯片。其一把第二章基于電滲析技術(shù)的裝置微型化并集成至微流控芯片中。以pmma為材料，用激光刻蝕溝道，制作一個“三明治”式的分離濃縮芯片，陽離子膜依靠機械力固定于兩層芯片間。在線觀測達旦黃在芯片上的富集特性；以花菁類染料(gene-finder)為熒光指示劑，在線監(jiān)測dna

22、在該芯片中的富集特性。利用單體系dna與dna-血紅蛋白混合體系研究芯片的濃縮和分離效能，結(jié)果表明：該芯片能夠無損傷地捕獲濃縮單體系與混合物體系中的dna，濃縮液可直接供給pcr試驗；在全血中基因組的提取實驗中，該芯片能夠捕獲濃縮裂解液中的基因組dna，但是純度較低。芯片自動化程度高，試劑用量少等特點使具有與其他芯片聯(lián)用的潛力，如與pcr芯片聯(lián)用，用于分離pcr產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)；或與其他萃取芯片聯(lián)用用于提取液的脫鹽，濃縮等處理。 另一芯片基于第三章表面電性可控的氨基化磁珠技術(shù)，磁珠作為固定相填充于dna萃取芯片中，借助外磁場固定于微通道中。芯片成功地從全血裂解液中萃取得到基因組dna，洗提液可直

23、接用于pcr實驗。與傳統(tǒng)的固相萃取芯片相比，磁珠芯片制作工藝要求低，磁珠填充與去除方便，試劑用量少、洗提液可直接用于進一步的生物分析等優(yōu)勢使該芯片具有與細胞破碎芯片、pcr芯片等聯(lián)用的發(fā)展前景。 本論文發(fā)展的兩種固液雙相分離富集方法；把電滲析技術(shù)用于生物大分子的分離濃縮，并集成至微流控芯片，有效地實現(xiàn)在線富集與分離；制備表面電性可控的mnps作為固定相用于核酸萃取，在芯片上實現(xiàn)dna在線純化與濃縮。在樣品的預處理領(lǐng)域具有較大的應用空間。微全分析系統(tǒng)(-tas)具備在芯片實驗室上實現(xiàn)分析過程集成化、自動化和縮微化的特點，能夠極大地減少試劑的消耗量、縮短分析時間、提高分析檢測效率。因此，在疾病診斷

24、、生化分析、臨床檢測等領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注。通過不同功能芯片的使用，達到分析全過程多種功能的集成，是實現(xiàn)微全分析系統(tǒng)集成化的有效途徑之一。針對復雜生化樣品體系，樣品預處理是實現(xiàn)整個-tas分析的前提，而目前樣品預處理技術(shù)正成為-tas向集成化、高效率、連續(xù)化發(fā)展必須突破的瓶頸之一。 在基因分析和疾病檢測中，常常需要進行dna提取、dna擴增和dna分離檢測等步驟，其中dna的提取是決定基因分析成敗與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的核酸提取方法具有操作繁瑣，難以自動化等缺點。固液雙相分離富集是一種既可實現(xiàn)待測物的濃縮富集又能夠去除雜質(zhì)組分干擾的樣品預處理技術(shù)，而且它比較容易與微流控芯片系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)在線預處理

25、。 本論文發(fā)展了兩種可用于捕獲濃縮生物樣品中dna的固液雙相分離富集方法-電滲析分離富集與磁珠法固相萃取，并把兩種方法集成至微流控芯片中，實現(xiàn)生物樣品的在線預處理，芯片易與其他芯片聯(lián)用。論文共分為四章。 第一章為緒論，首先總結(jié)了dna提取的一般過程與幾種傳統(tǒng)的dna提取方法；然后介紹了膜分離技術(shù)尤其是電滲析技術(shù)及其在生物分離領(lǐng)域的應用；接著概述了磁性復合納米顆粒的制備方法及其在dna萃取中的應用；最后，論述膜分離技術(shù)與固相萃取技術(shù)在樣品預處理微流控芯片中的集成和應用。 第二章構(gòu)建一個可用于濃縮生物大分子(dna)的電滲析裝置?；陔姖B析技術(shù)，利用陽離子交換膜在電場中對負電性物質(zhì)的截留特性，在流

26、路死體積中捕獲并濃縮負電性物質(zhì)。以陰性染料達旦黃作為探討富集機理的模型化合物，研究了負電性物質(zhì)在裝置中的運動特點，并初步優(yōu)化實驗條件。生物大分子樣品的實驗結(jié)果表明：本裝置在低電壓條件下成功地實現(xiàn)無損傷捕獲濃縮dna分子，單體系的-dna實驗回收率約47，濃縮液可直接用于pcr實驗；裝置具備較好的分離效能：從dna-血紅蛋白的混合體系中選擇性地捕獲濃縮dna，去除絕大部分的蛋白質(zhì)，濃縮液可直接用于pcr實驗；從全血破碎液中成功地萃取出基因組dna，二次濃縮液可用于pcr實驗。本電滲析裝置適用于分離具備不同電性的生物大分子，如等電點不同的蛋白質(zhì)或核酸，實驗操作自動簡便，使用簡單的有機試劑；也可用于

27、一般的無機離子和生物小分子的純化與預富集以降低對儀器的檢測限要求；微型化可與微流控芯片聯(lián)用或集成于芯片上，在生物樣品的捕獲、脫鹽和分離等預處理過程中有很大的應用空間。 第三章發(fā)展了可控表面電性的超順磁氨基化sio2fe3o4復合納米顆粒(amino-si-mnps)用于核酸的分離純化。采用水熱法制備超順磁的fe3o4納米粒子，通過sem、tem、xrd和mpms超導量子干涉磁強計對其進行表征；運用stober法對fe3o4納米粒子進行包覆得到粒徑約300nm，具有核殼結(jié)構(gòu)的sio2fe3o4復合納米顆粒；基于硅烷試劑的水解，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)對sio2fe3o4復合納米顆

28、粒進行氨基化表面改性，得到amino-si-mnps。借助zeta電位研究磁珠的表面電性，發(fā)現(xiàn)氨基化磁珠的表面電性對溶液的ph敏感，通過研究磁珠在萃取dna體系中的電性，提出磁珠與dna分子結(jié)合的機理。利用該磁珠成功地從全血中萃取得到基因組dna，實驗僅使用簡單的、不對pcr產(chǎn)生干擾和抑制的試劑，萃取效率約70，洗提液可直接用于pcr試驗。本磁珠除了具有超順磁性、分散性好等優(yōu)點之外，其表面電性可通過調(diào)節(jié)溶液的ph得到控制、磁珠與dna分子作用時，吸附和脫附速率快。這些優(yōu)勢使其成為一種良好的固定相，在dna萃取等生物分離過程、在樣品預處理芯片中具有廣闊的應用前景。 第四章制作了兩個基于固液雙相分

29、離富集技術(shù)的樣品預處理芯片。其一把第二章基于電滲析技術(shù)的裝置微型化并集成至微流控芯片中。以pmma為材料，用激光刻蝕溝道，制作一個“三明治”式的分離濃縮芯片，陽離子膜依靠機械力固定于兩層芯片間。在線觀測達旦黃在芯片上的富集特性；以花菁類染料(gene-finder)為熒光指示劑，在線監(jiān)測dna在該芯片中的富集特性。利用單體系dna與dna-血紅蛋白混合體系研究芯片的濃縮和分離效能，結(jié)果表明：該芯片能夠無損傷地捕獲濃縮單體系與混合物體系中的dna，濃縮液可直接供給pcr試驗；在全血中基因組的提取實驗中，該芯片能夠捕獲濃縮裂解液中的基因組dna，但是純度較低。芯片自動化程度高，試劑用量少等特點使具

30、有與其他芯片聯(lián)用的潛力，如與pcr芯片聯(lián)用，用于分離pcr產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)；或與其他萃取芯片聯(lián)用用于提取液的脫鹽，濃縮等處理。 另一芯片基于第三章表面電性可控的氨基化磁珠技術(shù)，磁珠作為固定相填充于dna萃取芯片中，借助外磁場固定于微通道中。芯片成功地從全血裂解液中萃取得到基因組dna，洗提液可直接用于pcr實驗。與傳統(tǒng)的固相萃取芯片相比，磁珠芯片制作工藝要求低，磁珠填充與去除方便，試劑用量少、洗提液可直接用于進一步的生物分析等優(yōu)勢使該芯片具有與細胞破碎芯片、pcr芯片等聯(lián)用的發(fā)展前景。 本論文發(fā)展的兩種固液雙相分離富集方法；把電滲析技術(shù)用于生物大分子的分離濃縮，并集成至微流控芯片，有效地實現(xiàn)在線

31、富集與分離；制備表面電性可控的mnps作為固定相用于核酸萃取，在芯片上實現(xiàn)dna在線純化與濃縮。在樣品的預處理領(lǐng)域具有較大的應用空間。微全分析系統(tǒng)(-tas)具備在芯片實驗室上實現(xiàn)分析過程集成化、自動化和縮微化的特點，能夠極大地減少試劑的消耗量、縮短分析時間、提高分析檢測效率。因此，在疾病診斷、生化分析、臨床檢測等領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注。通過不同功能芯片的使用，達到分析全過程多種功能的集成，是實現(xiàn)微全分析系統(tǒng)集成化的有效途徑之一。針對復雜生化樣品體系，樣品預處理是實現(xiàn)整個-tas分析的前提，而目前樣品預處理技術(shù)正成為-tas向集成化、高效率、連續(xù)化發(fā)展必須突破的瓶頸之一。 在基因分析和疾病檢測中，

32、常常需要進行dna提取、dna擴增和dna分離檢測等步驟，其中dna的提取是決定基因分析成敗與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的核酸提取方法具有操作繁瑣，難以自動化等缺點。固液雙相分離富集是一種既可實現(xiàn)待測物的濃縮富集又能夠去除雜質(zhì)組分干擾的樣品預處理技術(shù)，而且它比較容易與微流控芯片系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)在線預處理。 本論文發(fā)展了兩種可用于捕獲濃縮生物樣品中dna的固液雙相分離富集方法-電滲析分離富集與磁珠法固相萃取，并把兩種方法集成至微流控芯片中，實現(xiàn)生物樣品的在線預處理，芯片易與其他芯片聯(lián)用。論文共分為四章。 第一章為緒論，首先總結(jié)了dna提取的一般過程與幾種傳統(tǒng)的dna提取方法；然后介紹了膜分離技術(shù)尤其是電滲

33、析技術(shù)及其在生物分離領(lǐng)域的應用；接著概述了磁性復合納米顆粒的制備方法及其在dna萃取中的應用；最后，論述膜分離技術(shù)與固相萃取技術(shù)在樣品預處理微流控芯片中的集成和應用。 第二章構(gòu)建一個可用于濃縮生物大分子(dna)的電滲析裝置。基于電滲析技術(shù)，利用陽離子交換膜在電場中對負電性物質(zhì)的截留特性，在流路死體積中捕獲并濃縮負電性物質(zhì)。以陰性染料達旦黃作為探討富集機理的模型化合物，研究了負電性物質(zhì)在裝置中的運動特點，并初步優(yōu)化實驗條件。生物大分子樣品的實驗結(jié)果表明：本裝置在低電壓條件下成功地實現(xiàn)無損傷捕獲濃縮dna分子，單體系的-dna實驗回收率約47，濃縮液可直接用于pcr實驗；裝置具備較好的分離效能：

34、從dna-血紅蛋白的混合體系中選擇性地捕獲濃縮dna，去除絕大部分的蛋白質(zhì)，濃縮液可直接用于pcr實驗；從全血破碎液中成功地萃取出基因組dna，二次濃縮液可用于pcr實驗。本電滲析裝置適用于分離具備不同電性的生物大分子，如等電點不同的蛋白質(zhì)或核酸，實驗操作自動簡便，使用簡單的有機試劑；也可用于一般的無機離子和生物小分子的純化與預富集以降低對儀器的檢測限要求；微型化可與微流控芯片聯(lián)用或集成于芯片上，在生物樣品的捕獲、脫鹽和分離等預處理過程中有很大的應用空間。 第三章發(fā)展了可控表面電性的超順磁氨基化sio2fe3o4復合納米顆粒(amino-si-mnps)用于核酸的分離純化。采用水熱法制備超順磁

35、的fe3o4納米粒子，通過sem、tem、xrd和mpms超導量子干涉磁強計對其進行表征；運用stober法對fe3o4納米粒子進行包覆得到粒徑約300nm，具有核殼結(jié)構(gòu)的sio2fe3o4復合納米顆粒；基于硅烷試劑的水解，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)對sio2fe3o4復合納米顆粒進行氨基化表面改性，得到amino-si-mnps。借助zeta電位研究磁珠的表面電性，發(fā)現(xiàn)氨基化磁珠的表面電性對溶液的ph敏感，通過研究磁珠在萃取dna體系中的電性，提出磁珠與dna分子結(jié)合的機理。利用該磁珠成功地從全血中萃取得到基因組dna，實驗僅使用簡單的、不對pcr產(chǎn)生干擾和抑制的試劑，萃取效率

36、約70，洗提液可直接用于pcr試驗。本磁珠除了具有超順磁性、分散性好等優(yōu)點之外，其表面電性可通過調(diào)節(jié)溶液的ph得到控制、磁珠與dna分子作用時，吸附和脫附速率快。這些優(yōu)勢使其成為一種良好的固定相，在dna萃取等生物分離過程、在樣品預處理芯片中具有廣闊的應用前景。 第四章制作了兩個基于固液雙相分離富集技術(shù)的樣品預處理芯片。其一把第二章基于電滲析技術(shù)的裝置微型化并集成至微流控芯片中。以pmma為材料，用激光刻蝕溝道，制作一個“三明治”式的分離濃縮芯片，陽離子膜依靠機械力固定于兩層芯片間。在線觀測達旦黃在芯片上的富集特性；以花菁類染料(gene-finder)為熒光指示劑，在線監(jiān)測dna在該芯片中的

37、富集特性。利用單體系dna與dna-血紅蛋白混合體系研究芯片的濃縮和分離效能，結(jié)果表明：該芯片能夠無損傷地捕獲濃縮單體系與混合物體系中的dna，濃縮液可直接供給pcr試驗；在全血中基因組的提取實驗中，該芯片能夠捕獲濃縮裂解液中的基因組dna，但是純度較低。芯片自動化程度高，試劑用量少等特點使具有與其他芯片聯(lián)用的潛力，如與pcr芯片聯(lián)用，用于分離pcr產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)；或與其他萃取芯片聯(lián)用用于提取液的脫鹽，濃縮等處理。 另一芯片基于第三章表面電性可控的氨基化磁珠技術(shù)，磁珠作為固定相填充于dna萃取芯片中，借助外磁場固定于微通道中。芯片成功地從全血裂解液中萃取得到基因組dna，洗提液可直接用于pcr

38、實驗。與傳統(tǒng)的固相萃取芯片相比，磁珠芯片制作工藝要求低，磁珠填充與去除方便，試劑用量少、洗提液可直接用于進一步的生物分析等優(yōu)勢使該芯片具有與細胞破碎芯片、pcr芯片等聯(lián)用的發(fā)展前景。 本論文發(fā)展的兩種固液雙相分離富集方法；把電滲析技術(shù)用于生物大分子的分離濃縮，并集成至微流控芯片，有效地實現(xiàn)在線富集與分離；制備表面電性可控的mnps作為固定相用于核酸萃取，在芯片上實現(xiàn)dna在線純化與濃縮。在樣品的預處理領(lǐng)域具有較大的應用空間。微全分析系統(tǒng)(-tas)具備在芯片實驗室上實現(xiàn)分析過程集成化、自動化和縮微化的特點，能夠極大地減少試劑的消耗量、縮短分析時間、提高分析檢測效率。因此，在疾病診斷、生化分析、

39、臨床檢測等領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注。通過不同功能芯片的使用，達到分析全過程多種功能的集成，是實現(xiàn)微全分析系統(tǒng)集成化的有效途徑之一。針對復雜生化樣品體系，樣品預處理是實現(xiàn)整個-tas分析的前提，而目前樣品預處理技術(shù)正成為-tas向集成化、高效率、連續(xù)化發(fā)展必須突破的瓶頸之一。 在基因分析和疾病檢測中，常常需要進行dna提取、dna擴增和dna分離檢測等步驟，其中dna的提取是決定基因分析成敗與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的核酸提取方法具有操作繁瑣，難以自動化等缺點。固液雙相分離富集是一種既可實現(xiàn)待測物的濃縮富集又能夠去除雜質(zhì)組分干擾的樣品預處理技術(shù)，而且它比較容易與微流控芯片系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)在線預處理。 本論文發(fā)

40、展了兩種可用于捕獲濃縮生物樣品中dna的固液雙相分離富集方法-電滲析分離富集與磁珠法固相萃取，并把兩種方法集成至微流控芯片中，實現(xiàn)生物樣品的在線預處理，芯片易與其他芯片聯(lián)用。論文共分為四章。 第一章為緒論，首先總結(jié)了dna提取的一般過程與幾種傳統(tǒng)的dna提取方法；然后介紹了膜分離技術(shù)尤其是電滲析技術(shù)及其在生物分離領(lǐng)域的應用；接著概述了磁性復合納米顆粒的制備方法及其在dna萃取中的應用；最后，論述膜分離技術(shù)與固相萃取技術(shù)在樣品預處理微流控芯片中的集成和應用。 第二章構(gòu)建一個可用于濃縮生物大分子(dna)的電滲析裝置?；陔姖B析技術(shù)，利用陽離子交換膜在電場中對負電性物質(zhì)的截留特性，在流路死體積中捕

41、獲并濃縮負電性物質(zhì)。以陰性染料達旦黃作為探討富集機理的模型化合物，研究了負電性物質(zhì)在裝置中的運動特點，并初步優(yōu)化實驗條件。生物大分子樣品的實驗結(jié)果表明：本裝置在低電壓條件下成功地實現(xiàn)無損傷捕獲濃縮dna分子，單體系的-dna實驗回收率約47，濃縮液可直接用于pcr實驗；裝置具備較好的分離效能：從dna-血紅蛋白的混合體系中選擇性地捕獲濃縮dna，去除絕大部分的蛋白質(zhì)，濃縮液可直接用于pcr實驗；從全血破碎液中成功地萃取出基因組dna，二次濃縮液可用于pcr實驗。本電滲析裝置適用于分離具備不同電性的生物大分子，如等電點不同的蛋白質(zhì)或核酸，實驗操作自動簡便，使用簡單的有機試劑；也可用于一般的無機離

42、子和生物小分子的純化與預富集以降低對儀器的檢測限要求；微型化可與微流控芯片聯(lián)用或集成于芯片上，在生物樣品的捕獲、脫鹽和分離等預處理過程中有很大的應用空間。 第三章發(fā)展了可控表面電性的超順磁氨基化sio2fe3o4復合納米顆粒(amino-si-mnps)用于核酸的分離純化。采用水熱法制備超順磁的fe3o4納米粒子，通過sem、tem、xrd和mpms超導量子干涉磁強計對其進行表征；運用stober法對fe3o4納米粒子進行包覆得到粒徑約300nm，具有核殼結(jié)構(gòu)的sio2fe3o4復合納米顆粒；基于硅烷試劑的水解，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)對sio2fe3o4復合納米顆粒進行氨基化

43、表面改性，得到amino-si-mnps。借助zeta電位研究磁珠的表面電性，發(fā)現(xiàn)氨基化磁珠的表面電性對溶液的ph敏感，通過研究磁珠在萃取dna體系中的電性，提出磁珠與dna分子結(jié)合的機理。利用該磁珠成功地從全血中萃取得到基因組dna，實驗僅使用簡單的、不對pcr產(chǎn)生干擾和抑制的試劑，萃取效率約70，洗提液可直接用于pcr試驗。本磁珠除了具有超順磁性、分散性好等優(yōu)點之外，其表面電性可通過調(diào)節(jié)溶液的ph得到控制、磁珠與dna分子作用時，吸附和脫附速率快。這些優(yōu)勢使其成為一種良好的固定相，在dna萃取等生物分離過程、在樣品預處理芯片中具有廣闊的應用前景。 第四章制作了兩個基于固液雙相分離富集技術(shù)的

44、樣品預處理芯片。其一把第二章基于電滲析技術(shù)的裝置微型化并集成至微流控芯片中。以pmma為材料，用激光刻蝕溝道，制作一個“三明治”式的分離濃縮芯片，陽離子膜依靠機械力固定于兩層芯片間。在線觀測達旦黃在芯片上的富集特性；以花菁類染料(gene-finder)為熒光指示劑，在線監(jiān)測dna在該芯片中的富集特性。利用單體系dna與dna-血紅蛋白混合體系研究芯片的濃縮和分離效能，結(jié)果表明：該芯片能夠無損傷地捕獲濃縮單體系與混合物體系中的dna，濃縮液可直接供給pcr試驗；在全血中基因組的提取實驗中，該芯片能夠捕獲濃縮裂解液中的基因組dna，但是純度較低。芯片自動化程度高，試劑用量少等特點使具有與其他芯片

45、聯(lián)用的潛力，如與pcr芯片聯(lián)用，用于分離pcr產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)；或與其他萃取芯片聯(lián)用用于提取液的脫鹽，濃縮等處理。 另一芯片基于第三章表面電性可控的氨基化磁珠技術(shù)，磁珠作為固定相填充于dna萃取芯片中，借助外磁場固定于微通道中。芯片成功地從全血裂解液中萃取得到基因組dna，洗提液可直接用于pcr實驗。與傳統(tǒng)的固相萃取芯片相比，磁珠芯片制作工藝要求低，磁珠填充與去除方便，試劑用量少、洗提液可直接用于進一步的生物分析等優(yōu)勢使該芯片具有與細胞破碎芯片、pcr芯片等聯(lián)用的發(fā)展前景。 本論文發(fā)展的兩種固液雙相分離富集方法；把電滲析技術(shù)用于生物大分子的分離濃縮，并集成至微流控芯片，有效地實現(xiàn)在線富集與分離；

46、制備表面電性可控的mnps作為固定相用于核酸萃取，在芯片上實現(xiàn)dna在線純化與濃縮。在樣品的預處理領(lǐng)域具有較大的應用空間。微全分析系統(tǒng)(-tas)具備在芯片實驗室上實現(xiàn)分析過程集成化、自動化和縮微化的特點，能夠極大地減少試劑的消耗量、縮短分析時間、提高分析檢測效率。因此，在疾病診斷、生化分析、臨床檢測等領(lǐng)域獲得了普遍關(guān)注。通過不同功能芯片的使用，達到分析全過程多種功能的集成，是實現(xiàn)微全分析系統(tǒng)集成化的有效途徑之一。針對復雜生化樣品體系，樣品預處理是實現(xiàn)整個-tas分析的前提，而目前樣品預處理技術(shù)正成為-tas向集成化、高效率、連續(xù)化發(fā)展必須突破的瓶頸之一。 在基因分析和疾病檢測中，常常需要進行

47、dna提取、dna擴增和dna分離檢測等步驟，其中dna的提取是決定基因分析成敗與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的核酸提取方法具有操作繁瑣，難以自動化等缺點。固液雙相分離富集是一種既可實現(xiàn)待測物的濃縮富集又能夠去除雜質(zhì)組分干擾的樣品預處理技術(shù)，而且它比較容易與微流控芯片系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)在線預處理。 本論文發(fā)展了兩種可用于捕獲濃縮生物樣品中dna的固液雙相分離富集方法-電滲析分離富集與磁珠法固相萃取，并把兩種方法集成至微流控芯片中，實現(xiàn)生物樣品的在線預處理，芯片易與其他芯片聯(lián)用。論文共分為四章。 第一章為緒論，首先總結(jié)了dna提取的一般過程與幾種傳統(tǒng)的dna提取方法；然后介紹了膜分離技術(shù)尤其是電滲析技術(shù)及其在

48、生物分離領(lǐng)域的應用；接著概述了磁性復合納米顆粒的制備方法及其在dna萃取中的應用；最后，論述膜分離技術(shù)與固相萃取技術(shù)在樣品預處理微流控芯片中的集成和應用。 第二章構(gòu)建一個可用于濃縮生物大分子(dna)的電滲析裝置?；陔姖B析技術(shù)，利用陽離子交換膜在電場中對負電性物質(zhì)的截留特性，在流路死體積中捕獲并濃縮負電性物質(zhì)。以陰性染料達旦黃作為探討富集機理的模型化合物，研究了負電性物質(zhì)在裝置中的運動特點，并初步優(yōu)化實驗條件。生物大分子樣品的實驗結(jié)果表明：本裝置在低電壓條件下成功地實現(xiàn)無損傷捕獲濃縮dna分子，單體系的-dna實驗回收率約47，濃縮液可直接用于pcr實驗；裝置具備較好的分離效能：從dna-血

49、紅蛋白的混合體系中選擇性地捕獲濃縮dna，去除絕大部分的蛋白質(zhì)，濃縮液可直接用于pcr實驗；從全血破碎液中成功地萃取出基因組dna，二次濃縮液可用于pcr實驗。本電滲析裝置適用于分離具備不同電性的生物大分子，如等電點不同的蛋白質(zhì)或核酸，實驗操作自動簡便，使用簡單的有機試劑；也可用于一般的無機離子和生物小分子的純化與預富集以降低對儀器的檢測限要求；微型化可與微流控芯片聯(lián)用或集成于芯片上，在生物樣品的捕獲、脫鹽和分離等預處理過程中有很大的應用空間。 第三章發(fā)展了可控表面電性的超順磁氨基化sio2fe3o4復合納米顆粒(amino-si-mnps)用于核酸的分離純化。采用水熱法制備超順磁的fe3o4

50、納米粒子，通過sem、tem、xrd和mpms超導量子干涉磁強計對其進行表征；運用stober法對fe3o4納米粒子進行包覆得到粒徑約300nm，具有核殼結(jié)構(gòu)的sio2fe3o4復合納米顆粒；基于硅烷試劑的水解，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)對sio2fe3o4復合納米顆粒進行氨基化表面改性，得到amino-si-mnps。借助zeta電位研究磁珠的表面電性，發(fā)現(xiàn)氨基化磁珠的表面電性對溶液的ph敏感，通過研究磁珠在萃取dna體系中的電性，提出磁珠與dna分子結(jié)合的機理。利用該磁珠成功地從全血中萃取得到基因組dna，實驗僅使用簡單的、不對pcr產(chǎn)生干擾和抑制的試劑，萃取效率約70，洗提

51、液可直接用于pcr試驗。本磁珠除了具有超順磁性、分散性好等優(yōu)點之外，其表面電性可通過調(diào)節(jié)溶液的ph得到控制、磁珠與dna分子作用時，吸附和脫附速率快。這些優(yōu)勢使其成為一種良好的固定相，在dna萃取等生物分離過程、在樣品預處理芯片中具有廣闊的應用前景。 第四章制作了兩個基于固液雙相分離富集技術(shù)的樣品預處理芯片。其一把第二章基于電滲析技術(shù)的裝置微型化并集成至微流控芯片中。以pmma為材料，用激光刻蝕溝道，制作一個“三明治”式的分離濃縮芯片，陽離子膜依靠機械力固定于兩層芯片間。在線觀測達旦黃在芯片上的富集特性；以花菁類染料(gene-finder)為熒光指示劑，在線監(jiān)測dna在該芯片中的富集特性。利

52、用單體系dna與dna-血紅蛋白混合體系研究芯片的濃縮和分離效能，結(jié)果表明：該芯片能夠無損傷地捕獲濃縮單體系與混合物體系中的dna，濃縮液可直接供給pcr試驗；在全血中基因組的提取實驗中，該芯片能夠捕獲濃縮裂解液中的基因組dna，但是純度較低。芯片自動化程度高，試劑用量少等特點使具有與其他芯片聯(lián)用的潛力，如與pcr芯片聯(lián)用，用于分離pcr產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)；或與其他萃取芯片聯(lián)用用于提取液的脫鹽，濃縮等處理。 另一芯片基于第三章表面電性可控的氨基化磁珠技術(shù)，磁珠作為固定相填充于dna萃取芯片中，借助外磁場固定于微通道中。芯片成功地從全血裂解液中萃取得到基因組dna，洗提液可直接用于pcr實驗。與傳統(tǒng)

53、的固相萃取芯片相比，磁珠芯片制作工藝要求低，磁珠填充與去除方便，試劑用量少、洗提液可直接用于進一步的生物分析等優(yōu)勢使該芯片具有與細胞破碎芯片、pcr芯片等聯(lián)用的發(fā)展前景。 本論文發(fā)展的兩種固液雙相分離富集方法；把電滲析技術(shù)用于生物大分子的分離濃縮，并集成至微流控芯片，有效地實現(xiàn)在線富集與分離；制備表面電性可控的mnps作為固定相用于核酸萃取，在芯片上實現(xiàn)dna在線純化與濃縮。在樣品的預處理領(lǐng)域具有較大的應用空間。微全分析系統(tǒng)(-tas)具備在芯片實驗室上實現(xiàn)分析過程集成化、自動化和縮微化的特點，能夠極大地減少試劑的消耗量、縮短分析時間、提高分析檢測效率。因此，在疾病診斷、生化分析、臨床檢測等領(lǐng)

54、域獲得了普遍關(guān)注。通過不同功能芯片的使用，達到分析全過程多種功能的集成，是實現(xiàn)微全分析系統(tǒng)集成化的有效途徑之一。針對復雜生化樣品體系，樣品預處理是實現(xiàn)整個-tas分析的前提，而目前樣品預處理技術(shù)正成為-tas向集成化、高效率、連續(xù)化發(fā)展必須突破的瓶頸之一。 在基因分析和疾病檢測中，常常需要進行dna提取、dna擴增和dna分離檢測等步驟，其中dna的提取是決定基因分析成敗與質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的核酸提取方法具有操作繁瑣，難以自動化等缺點。固液雙相分離富集是一種既可實現(xiàn)待測物的濃縮富集又能夠去除雜質(zhì)組分干擾的樣品預處理技術(shù)，而且它比較容易與微流控芯片系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)在線預處理。 本論文發(fā)展了兩種可用

55、于捕獲濃縮生物樣品中dna的固液雙相分離富集方法-電滲析分離富集與磁珠法固相萃取，并把兩種方法集成至微流控芯片中，實現(xiàn)生物樣品的在線預處理，芯片易與其他芯片聯(lián)用。論文共分為四章。 第一章為緒論，首先總結(jié)了dna提取的一般過程與幾種傳統(tǒng)的dna提取方法；然后介紹了膜分離技術(shù)尤其是電滲析技術(shù)及其在生物分離領(lǐng)域的應用；接著概述了磁性復合納米顆粒的制備方法及其在dna萃取中的應用；最后，論述膜分離技術(shù)與固相萃取技術(shù)在樣品預處理微流控芯片中的集成和應用。 第二章構(gòu)建一個可用于濃縮生物大分子(dna)的電滲析裝置。基于電滲析技術(shù)，利用陽離子交換膜在電場中對負電性物質(zhì)的截留特性，在流路死體積中捕獲并濃縮負電

56、性物質(zhì)。以陰性染料達旦黃作為探討富集機理的模型化合物，研究了負電性物質(zhì)在裝置中的運動特點，并初步優(yōu)化實驗條件。生物大分子樣品的實驗結(jié)果表明：本裝置在低電壓條件下成功地實現(xiàn)無損傷捕獲濃縮dna分子，單體系的-dna實驗回收率約47，濃縮液可直接用于pcr實驗；裝置具備較好的分離效能：從dna-血紅蛋白的混合體系中選擇性地捕獲濃縮dna，去除絕大部分的蛋白質(zhì)，濃縮液可直接用于pcr實驗；從全血破碎液中成功地萃取出基因組dna，二次濃縮液可用于pcr實驗。本電滲析裝置適用于分離具備不同電性的生物大分子，如等電點不同的蛋白質(zhì)或核酸，實驗操作自動簡便，使用簡單的有機試劑；也可用于一般的無機離子和生物小分

57、子的純化與預富集以降低對儀器的檢測限要求；微型化可與微流控芯片聯(lián)用或集成于芯片上，在生物樣品的捕獲、脫鹽和分離等預處理過程中有很大的應用空間。 第三章發(fā)展了可控表面電性的超順磁氨基化sio2fe3o4復合納米顆粒(amino-si-mnps)用于核酸的分離純化。采用水熱法制備超順磁的fe3o4納米粒子，通過sem、tem、xrd和mpms超導量子干涉磁強計對其進行表征；運用stober法對fe3o4納米粒子進行包覆得到粒徑約300nm，具有核殼結(jié)構(gòu)的sio2fe3o4復合納米顆粒；基于硅烷試劑的水解，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)對sio2fe3o4復合納米顆粒進行氨基化表面改性，得

58、到amino-si-mnps。借助zeta電位研究磁珠的表面電性，發(fā)現(xiàn)氨基化磁珠的表面電性對溶液的ph敏感，通過研究磁珠在萃取dna體系中的電性，提出磁珠與dna分子結(jié)合的機理。利用該磁珠成功地從全血中萃取得到基因組dna，實驗僅使用簡單的、不對pcr產(chǎn)生干擾和抑制的試劑，萃取效率約70，洗提液可直接用于pcr試驗。本磁珠除了具有超順磁性、分散性好等優(yōu)點之外，其表面電性可通過調(diào)節(jié)溶液的ph得到控制、磁珠與dna分子作用時，吸附和脫附速率快。這些優(yōu)勢使其成為一種良好的固定相，在dna萃取等生物分離過程、在樣品預處理芯片中具有廣闊的應用前景。 第四章制作了兩個基于固液雙相分離富集技術(shù)的樣品預處理芯

59、片。其一把第二章基于電滲析技術(shù)的裝置微型化并集成至微流控芯片中。以pmma為材料，用激光刻蝕溝道，制作一個“三明治”式的分離濃縮芯片，陽離子膜依靠機械力固定于兩層芯片間。在線觀測達旦黃在芯片上的富集特性；以花菁類染料(gene-finder)為熒光指示劑，在線監(jiān)測dna在該芯片中的富集特性。利用單體系dna與dna-血紅蛋白混合體系研究芯片的濃縮和分離效能，結(jié)果表明：該芯片能夠無損傷地捕獲濃縮單體系與混合物體系中的dna，濃縮液可直接供給pcr試驗；在全血中基因組的提取實驗中，該芯片能夠捕獲濃縮裂解液中的基因組dna，但是純度較低。芯片自動化程度高，試劑用量少等特點使具有與其他芯片聯(lián)用的潛力，如與pcr芯片聯(lián)用，用于分離pcr產(chǎn)物中的蛋白質(zhì)；或與其他萃取芯片聯(lián)用用于提取液的脫鹽，濃縮等處理。 另一