光子晶体微流控芯片的制备与应用

• 作 者: 陈义;
• 机 构: 中国科学院化学研究所,活体分析化学院重点实验室
• 出 处: 第八届全国微全分析系统学术会议、第三届全国微纳尺度生物分离分析学术会议暨第五届国际微化学与微系统学术会议
• 发表日期: 2013年期

　　微纳流控方法有显著的理论优势,其基础研究也因此迅速发展直至今日,唯实用化研究颇有难度.原因甚多,其中流体调控困难和通道表面非特异吸附放大效应,十分关键.现有芯片分离速度虽快,但峰容量过小,因而无力分辨复杂样品中的诸多成分,这是一个更现实的问题,至今难解.我们对此进行了一些探索,考虑了引入稳流和峰扩容机制,提出了构造规则或周期性的微纳复合通道结构的策略,尝试了将光子晶体[1](Photonic crystals,记为PCs)融入微流控概念的做法,设计制备出了PC 型微纳流控芯片,研究了其高速分离问题并取得了进展.PCs 是一类周期性电介质物质,既有天然产物,亦可人工合成,在光学通讯、光子线路设计、光学器件研制等领域中的发展非常迅速,但在分离分析领域中的研究进展缓慢.我们认为,利用PCs 中巨大的比表面积和3D 纳米孔网结构,可以诱导高稳流动,获得高速和高效分离,因为纳米通孔不仅具有尺寸筛分作用,还能缩短传质距离,强化物质的分配作用.实测表明,PC 型微纳流控芯片的分离塔板高度可小于300nm,优于普通毛细管电泳；此类芯片不仅可以实现高效、高速、高重现性的分离[2],而且可以有效提高峰容量,能用于混合氨基酸(图1)、肽或蛋白水解产物等复杂样品的分离分析；结合使用手性选择剂,还可实现手性物质的高速拆分.种种迹象显示,PC 型微纳流控芯片深具发展潜力,值得大力研究.不过,目前还没有商品可用,须自己制备.我们已为此建立了快速制备PCs 的方法[2],可用于不同形状和结构芯片中高稳定性PCs的构建,欢迎查考引用.