微流控芯片液-液萃取和多相层流技术的研究

论文题目: 微流控芯片液-液萃取和多相层流技术的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 分析化学

作者: 陈宏

导师: 方群,殷学锋

关键词: 微流控芯片,液液萃取,预浓集,液滴捕陷,试样聚焦效应,浓度梯度,停流萃取,多相层流分离,重力驱动,离子选择性电极

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 微流控分析(Microfluidic analysis)自兴起以来,一直得到化学、生物、电子、机械等领域的科学家们的广泛关注。液体在微流控芯片通道中,由于尺度效应导致的许多不同于宏观体系的特点,促使了许多不同于常规方法的无膜分离技术的产生,促进了微流控芯片试样前处理技术的进一步发展。本工作的主要内容是进行基于微流控芯片的无膜液—液萃取技术和无膜多相层流分离技术的研究。第一章对溶剂微萃取技术、微流控芯片液—液萃取技术和微流控芯片多相层流分离技术的发展和现状进行了综述。介绍了这些技术的原理、特点、发展历史及其在各个领域的应用。第二章建立了一个基于液滴捕陷技术的微流控芯片液—液萃取分离系统。首次提出一种新的在微通道中形成微液滴的方法,通过在微通道侧壁加工方形的微结构,将数百皮升的萃取剂液滴捕陷于其中。该方法对形成液滴的体积和位置有准确的控制。在进行液—液萃取分离时,水相试样溶液连续流过萃取剂液滴,通过分析物的扩散传质作用和萃取剂液滴的溶解作用,在萃取剂液滴内实现了分析物超过1000倍的浓集,远远超过了常规萃取体系所能达到的浓集倍率。采用了基罗丹明B为试样考察系统的分析性能及进行定量分析的可行性。对相转移效应和液滴的溶解效应对浓集过程的影响进行了详细研究。第三章建立了一个新的微流控芯片停流液—液萃取分离系统。通过对微流控芯片的通道表面进行处理,在芯片上实现了有机相停流,水相连续流动的停流萃取模式,建立了一种具有良好重现性的芯片液—液萃取方法。实验中,首次观察到萃取物在有机相通道中的浓度梯度和聚焦现象。对萃取过程中的萃取物相转移和萃取剂溶解两种效应对萃取性能的影响,进行了详细研究。利用萃取物聚焦效应,实现了高于多相层流液—液萃取芯片系统浓集倍率的萃取分析,并且可以通过控制萃取剂的溶解速度实现对聚焦效果和浓度梯度的有效控制。该系统被应用于铝离子的芯片液—液萃取测定。第四章建立了一个集成多相层流分离—离子选择性电极检测的微流控芯片分析系统。系统利用重力驱动方法,利用多相层流分离方法实现血清试样中钾离子与血清基体的在线分离,同时在芯片上集成加工离子选择性电极检测系统进行

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 溶剂微萃取

1.2.1 引言

1.2.2 溶剂微萃取技术的提出

1.2.3 溶剂微萃取模型及其理论模拟

1.2.4 溶剂微萃取系统

1.2.5 溶剂微萃取方法的应用

1.3 微流控芯片液—液萃取系统

1.3.1 微流控芯片液—液萃取分离原理

1.3.2 芯片液—液萃取系统的特点

1.3.3 微流控液—液萃取芯片的加工

1.3.4 微流控液—液萃取系统的应用

1.4 微流控芯片多相层流分离技术

1.4.1 引言

1.4.2 多相层流无膜分离的理论基础

1.4.3 多相层流无膜分离技术的特点

1.4.4 多相层流无膜扩散分离技术的应用

1.4.4.1 试样分离预处理

1.4.4.2 形成浓度梯度

1.4.4.3 扩散系数和分子量等参数的测量

1.4.4.4 生物研究方面的应用

1.4.4.5 利用微通道进行扩散反应

参考文献

第二章基于液滴捕陷技术的微流控芯片液—液萃取系统

2.1 引言

2.2 实验部分52

2.2.1 试剂

2.2.2 装置和仪器

2.2.3 微流控芯片加工

2.2.4 实验操作

2.2.4.1 液—液萃取

2.2.4.2 浓集倍率的计算方法

2.3 结果和讨论

2.3.1 有机溶剂液滴的捕陷

2.3.2 萃取原理

2.3.3 有机溶剂的选择

2.3.4 流速的影响

2.3.5 微结构尺寸的影响

2.3.6 分析性能

2.4 结论

参考文献

第三章微流控芯片停流液—液萃取系统的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 药品和试剂

3.2.2 装置和仪器

3.2.3 微流控芯片的加工

3.2.4 实验操作

3.3 结果和讨论

3.3.1 停流流形的建立

3.3.2 停流液—液萃取和聚焦效应

3.3.3 停流液—液萃取理论模型

3.3.4 有机溶剂的选择

3.3.5 水相溶液pH的影响

3.3.6 水相流速的影响

3.3.7 分析性能

3.3.8 Al~(3+)的停流液—液萃取测定

3.3.9 萃取物的洗脱

3.4 结论

参考文献

第四章集成化多相层流分离-离子选择电极检测微流控芯片分析系统的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 主要仪器与试剂

4.2.2 芯片加工

4.2.3 实验方法

4.3 结果和讨论

4.3.1 微流控芯片集成化微离子选择电极

4.3.2 驱动方式和多相层流分离条件的选择

4.3.3 分析性能

4.4 结论

参考文献

致谢

附录

发布时间: 2005-10-26

参考文献

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