无滤光片的液芯波导—微流控CE荧光检测系统研究

论文摘要

微流控芯片毛细管电泳技术具有高效、快速、试样消耗量小、集成化程度高等特点,在化学和生物分析方面有着广泛应用。荧光检测是芯片毛细管电泳最常用的一种检测方法,具有灵敏度高、对样品无破坏等优点。液芯波导管能够控制光波的传播,还能起到分析检测流通池的作用,将其应用于荧光检测系统,可以简化光学结构,减少光学元件的使用,提高集成化程度。本文研制了一种以石英毛细管为基材、Au为外衬材料、水溶液为液芯的波导管,利用波导管自身的光波长选择性,建立了一种简单、微型、无滤光片等光学元件的微流控毛细管电泳荧光检测系统。第一章,首先综述了芯片毛细管电泳常用的一些检测方法,其中对荧光检测器进行了较为详细的阐述,包括荧光检测器种类、光学系统等。分别对液芯波导的基本原理和液芯波导管外衬材料的种类进行介绍,液芯波导管的外衬材料主要包括空气、低折射率非金属材料、金属材料三类。同时,还介绍了液芯波导技术在光学检测系统中的应用。最后,提出本文的工作目的及设计思想。第二章,研制了一种具有滤光功能的Au外衬液芯波导管,建立了无滤光片的液芯波导-微流控毛细管电泳荧光检测系统。实验采用无电镀沉积技术在石英毛细管外表面沉积Au薄膜,利用光刻和刻蚀技术在Au薄膜上开设微米级激发光入射窗口。考察了沉积时间、窗口宽度、波导管长度等参数对系统灵敏度的影响,对Au外衬液芯波导管的荧光收集效率、波导能力及有效滤光长度分别进行了理论分析和实际考察。以532nm半导体激光器为光源,罗丹明6G荧光染料为试样,测得系统的检出限为2.3×10-13mol/L （S/N=3）,该结果同基于商品化的Teflon AF1600液芯波导管的微流控毛细管电泳荧光检测系统的灵敏度在同一水平。以457nm半导体发光二极管为光源,荧光素钠染料为分析对象,未使用滤光片滤除散射光的情况下,系统的检出限为（S/N=3）,同有滤光片的检测系统的检出限相当。Au外衬液芯波导管将取样探针、电泳分离通道、荧光传导、滤光四种功能集于一体,检测系统由发光二极管、Au外衬液芯波导管和光电倍增管等组成,未使用其它任何光学元件,达到了结构最简化。第三章,对本文建立的无滤光片的液芯波导-微流控毛细管电泳荧光检测系统进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 芯片毛细管电泳荧光检测器
• 1.2.1 激光诱导荧光检测器
• 1.2.2 半导体发光二极管荧光检测器
• 1.3 液芯波导技术及其在光学检测中的应用
• 1.3.1 液芯波导管
• 1.3.2 液芯波导技术在光学检测中的应用
• 1.4 本论文工作目的及设计思想
• 第2章 无滤光片的液芯波导-微流控CE荧光检测系统研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和材料
• 2.2.2 仪器和装置
• 2.2.3 金外衬液芯波导管的制作
• 2.2.4 激发光入射窗口的加工
• 2.2.5 微流控CE芯片的制作
• 2.2.6 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 金外衬液芯波导管的设计
• 2.3.2 激发光入射窗口的影响
• 2.3.3 金外衬LCW管与Teflon AF 1600涂层LCW管性能比较
• 2.3.4 金外衬液芯波导管的光波长选择性
• 2.3.5 系统的分析性能
• 第3章 结论
• 参考文献
• 致谢