微流控芯片与生物质谱联用技术的发展与展望

第".卷第"期"##"年/月

质谱学报

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微流控芯片与生物质谱联用技术的发展与展望

水雯箐,苏

佳,黄珍玉,黄

凡原-懿,杨艹

复旦大学化学系,上海"(##%..

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作者简介H水雯箐,女(汉族+生于&上海人JG!,)’#年I月"/日,

在读硕士研究生,分析化学专业,"##&年毕业于复旦大学化学系,现为复旦化学系分析化学专业一年级硕士研究生,主要研究对象是制作研究用于蛋白K肽段等生物样品分离分析的微流控芯片,并利用微流芯片生物质谱联用进行检测J

摘要!本文系统归纳了当前微流控电泳芯片与生物质谱的联用模式J芯片材质涵盖玻璃与高聚物,与接口衔接的电离手段包括电喷雾电离(和基质辅助激光解析电离(++J此两种技术的联用推动了蛋白质L>M=NOPM组学等生化研究领域的新技术平台的发展J关键词!微流控芯片Q微芯片Q生物质谱Q发展和展望中图分类号!IST/.QI)R/R’

文献标识码!N

文章编号!&##%$"))S("##"+#"$#&##$#’

随着微流控分析系统从分离检测发展为包括复杂前处理的高功能全分析系统,其相应检测器的种类和形式不断趋于多样化J生物质谱作为现代生化分析的重要技术,因其($+U:1=>

能够提供试样组分中生物大分子的的基本结构在微全分析领域已显示出作为芯片和定量信息,检出器的巨大潜力J

质谱仪器及相关技术的改"#世纪)#年代,

进使蛋白质化学发生了革命性的变化,而促成这一转变的关键因素就是’软电离W#年代末两项V技术的突破性进展!电喷雾电离(和基体辅+L>M助激光解析电离(软W性能够在特+J其V=NOPM定条件下保持生物大分子的非共价相互作用,这对蛋白和多肽的组成和功能分析极为重要J

主要归$L>M=>在过去十多年的迅猛发展,

因于其液体进样方式可与高效分离技术如XYO8和毛细管电泳方便联用,为微流控芯片与质谱联用提供了必要条件J常规L技术的>M主要问题就是试样消耗量大(近BO级+分析灵K敏度低,而实际的生化耗样量通常不超过ZO级J微电喷雾(的提出使试样消耗量维持$+ZL>M

在Z喷针内径仅&即使这#*&IZ[,BQOB:4L>M

样仍不适应许多生物分析耗样极低的要求J)#

&H年代中期,纳电喷雾(应运而生G$+,其喷4L>M口内径在&溶液消耗量可降至几十#ZB以下,

至几百4和4技术的成熟最终使[JZ$$OB:4L>M

基于毛细管电泳或色谱的芯片分离技术与生物作者所在研究组已报道的质谱的连接浑然天成J

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脉冲电喷雾G技术可使常规L在Z$>ML>M

收稿日期!"##"$#%$&’

作者简介!水雯箐(女(汉族+上海市人,硕士研究生,分析化学专业&)’#*+,,

万方数据

通讯联系人-!

第d期水雯菁等!微流控芯片与生物质谱联用技术的发展与展望BfB

状态工作!而溶液的消耗仅在"范围’此外!#$%&微流控芯片与生物质谱的另一电离技术()*#

的联用也已初步实现’+&

等和4-5607等率先认识到芯,-./0.片#质谱技术平台在现代生物试样分析中的发展

123

183

接口’接口的设计!可归纳为以下三种形式?初出口直接喷雾型@发展改进?外接喷雾毛细管期?

型@新型的集成一体化模式’

=A=>=出口直接喷雾型在微流控芯片槽道

口流出的待分析溶液在电场作用下直接喷雾电离!该接口直观简单!适用于连续流试样分析@但不满足高灵敏的检测要求’由于对基材的高度浸润性!试样流在芯片的出口端平面上极易铺展

前景!并开展了奠基性的研究工作’微流控芯片与质谱的联用产生了相辅相成的效果’芯片上较易实现的试样前处理操作!如固相萃取9;<%:$酶解<预浓集和分离等均有利于质谱的高效率<高灵敏度和高通量检测!正满足了基因组学与蛋白质组学的分析需要’

183图B在槽道口形成水滴!当在芯片和对电9;!极间加2CD电压时产生泰勒锥和电喷雾现象!

引起组分的稀释和区带增宽效应’有两种补救措施用以缩小喷雾液珠尺寸?在槽道出口外围涂布

23或衍生化一层憎水材料1如进行硅烷化@在芯!

电喷雾电离#质谱联用技=微流控芯片#

术的发展状况

=>=联用装置的接口技术

微流控芯片##$%&(%系统中的关键部分是

片上另开一条通道与喷雾口相接!内通辅气气流

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帮助液珠迅速气化1’

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图=在芯片一端的槽道口形成的水滴@?G

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图=当在芯片和对电极间加IJ?HK电压时产生的泰勒锥和电喷雾现象

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A=LMN

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9;OGPQRQSMTUQNUVWPXQYVZVR[U\UW][RYQUT[\RPUQ^NPVTPV__[]QW[_M_NVRRP[XM\[QYVSMTUQTPMW

9;‘HP[‘Va]QUTQ_[V_\[][TRUQXWUVaN[_[UVR[\YUQSRP[XVS[QW[_M_N

ZP[_VIJKWQR[_RMV]MXVWW]M[\b[RZ[[_RP[SMTUQTPMWV_\RP[RVUN[R[][TRUQ\[

=A=Ac外接喷雾毛细管型在芯片出口处外接

一段毛细管实现电喷雾!此时的喷雾段采用标准的毛细管电泳#质谱接口模式’此种接口易实现良好的喷雾状态’早期的设计多采用标准的喷雾化气的同轴鞘流结构9见图d或者是较简单的;!液接界形式9见图2;’这两种方式共有的缺点是稀释了待测物<延长了组分的迁移时间!使分辨率和灵敏度下降’纳喷雾概念的提出使该接口得

万方数据

到简化ee将一小段喷口拉细至Bfg5或更小

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的毛细管连接到芯片上1从而节省一整套!

辅流或液接的部件!更小的喷雾滴也有助于提高分析的灵敏度和分辨率’

电压往往施加于鞘流的不锈钢外套管或液$%&

接界点上’也有报道利用芯片内的一层导电玻璃膜接触毛细管与槽道相连的嵌入部分来实现加

BB3压!可适用于切平的喷头和拉细的喷针1’对于

其次!该种接口能够方便地控制喷雾电压’

纳喷雾!普遍采用的方式有?

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质谱学报

第_[卷

或导电高分子层镀于毛!将金属"%’#$#&细管喷口处(方式简单(但镀层的强度和使用寿命尚有待提高)

此法易产*在喷雾毛细管末端插入电极丝(生气泡)

+用一不锈钢两通连接外接毛细管和喷针毛细管(使既用以喷雾又作为毛细管电泳一极的

电压加于其上,

但-用芯片上的毛细管电泳电压趋动喷雾(

故较少采用,因对喷雾口电压的控制较差(

最后(采用鞘流和液接界接口的喷雾毛细管可被拆卸和更新(延长石英芯片的使用寿命,对有报道采用容易去除的环氧树于纳喷雾毛细管(

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脂粘合剂实现毛细管的更新.,

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图1配有鞘流和雾化器的芯片3电喷雾装置图

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图L液接界式的玻璃制芯片的结构图以及与之匹配的电喷雾组件放大图

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试验组比较过辅气流的直接喷雾式UVW&XW

芯片Y质谱与液接界的芯片Y质谱二者的分离效

Z0率.他们发现对于相同体系的分析后者塔板数,

避免的死体积仍会使分离效率也有所损失,这就是纳喷雾 …… 此处隐藏：20490字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……