高通量浓度梯度液滴形成芯片的研制及其在蛋白结晶中的应用

论文摘要

微流控液滴技术是一种操纵微小体积液体的技术,以其为平台进行生化反应具有样品消耗量少、反应条件稳定、混合迅速等优势。随着对分析通量要求的提高,高通量液滴的形成技术已成为众多研究者关注的对象之一。本文以T型微通道结构形成液滴技术为原理,在本实验室已研制的浓度梯度阵列芯片的基础之上,设计了高通量浓度梯度液滴形成芯片,并在形成的浓度梯度液滴中进行了溶菌酶结晶条件的筛选。第一章,主要综述了微流控液滴形成技术的发展现状,指出了目前高通量液滴操控技术存在的局限性,同时介绍了微流控液滴在蛋白结晶中的应用。最后指出了本论文的工作目的和设计思想。第二章,依据T型结构形成液滴的原理,水相通道采用浓度梯度阵列芯片的网络结构,通过对油相通道和液滴出口的设计,研制了一种高通量浓度梯度液滴形成芯片。此液滴形成系统无需外部设备,仅依靠特定的通道结构即能生成含不同内容物的系列液滴。实验中,分别使用透明水色和液体石蜡作为水相和油相,得到了内容物浓度呈梯度变化的系列液滴。通过灰度分析,对生成的浓度梯度进行了定量测定,实验结果与理论值基本一致。考察了表面活性剂浓度对液滴形成及其大小的影响,当表面活性剂的浓度超过其临界胶束浓度时,对液滴的形成基本无影响。讨论了液滴大小和产生频率随流速的变化规律,连续测量同一条通道内15个液滴长度的RSD为1%-3%；测量64条通道内液滴长度的RSD为6%-13%。第三章,在高通量浓度梯度液滴形成芯片中对溶菌酶的结晶条件进行了筛选。与常规方法相比,本筛选系统具有试剂试样消耗少、结晶速度快、可实现多条件同时筛选等优势。第四章,对本论文工作进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微流控液滴形成技术的发展现状
• 1.2.1 主动法形成液滴方法
• 1.2.2 被动法形成液滴方法
• 1.3 微流控液滴形成芯片在蛋白结晶中的应用
• 1.3.1 蛋白结晶的研究意义
• 1.3.2 微流控液滴形成芯片在蛋白结晶中的应用
• 1.4 本论文的工作目的及设计思想
• 第2章 高通量浓度梯度液滴形成芯片的设计与制作
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器和设备
• 2.2.2 试剂和材料
• 2.2.3 高通量浓度梯度液滴形成芯片的制作
• 2.2.4 高通量浓度梯度液滴形成芯片的操作过程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 芯片材料的选择
• 2.3.2 芯片构型的设计
• 2.3.3 连续相的选择
• 2.3.4 表面活性剂对液滴形成的影响
• 2.3.5 浓度梯度液滴
• 2.3.6 流速对液滴长度及产生频率的影响
• 2.3.7 T型微通道内液滴生成基本规律探讨
• 2.4 小结
• 第3章 高通量浓度梯度液滴形成芯片用于蛋白结晶的研究
• 3.1 引言
• 3.2 蛋白质的结晶过程
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 仪器和设备
• 3.3.2 材料和试剂
• 3.3.3 实验过程
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 96孔板中溶菌酶的结晶
• 3.4.2 高通量浓度梯度液滴形成芯片中溶菌酶结晶条件的筛选
• 3.5 小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文情况