CN101021506A - 芯片毛细管电泳中低速电渗流的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种芯片毛细管电泳中低速电渗流的测量方法，首先在一个作为参比的快速电渗流微芯片A上以样品区带法完成探针物质的有效淌度的测定，方法简述如下，在背景电解质中加入一个快速迁移的且可被测定的物质(探针)，当不同于背景电解质溶液浓度的类背景电解质溶液作为样品进样后，得到电泳图，利用图中的出峰时间可以计算出探针物质在参比芯片上的有效淌度(μ_eff)，然后，利用相同的不含探针的背景电解质溶液作为缓冲液，以探针物质作为样品在未知电渗流的微芯片B上完成常规的毛细管电泳检测，可以计算得到探针在微芯片B上的表观淌度(μ_npp)，根据以下公式可以计算出求知的电渗流淌度(μ_EOF)，μ_EOF＝μ_npp－μ_eff。

Description

芯片毛细管电泳中低速电渗流的测量方法

技术领域

本发明涉及低速电渗流的测量。具体地说，是基于一个电迁移的物质在微芯片管道中的有效淌度不变的原理来间接测量低速电渗流。

背景技术

微流控芯片电泳技术自二十世纪九十年代开始迅速发展起来[参见：Manz，A.，Graber，N.，Widmer，H.M.，Sens.Actuators B 1990，B1(1-6)，244-248.]，为了满足各个方面的应用，常对微管道进行化学或物理修饰，减小溶质与管壁的相互作用并且抑制电渗流。因此对微管道的电渗流性质表征就显得非常重要。

常用的电渗流测定方法有中性标记物法[参见：Jorgenson，J.W.，Lukacs，K.D.，Anal.Chem.1981，53，1298-1302.]和电流监测法[参见：Huang，X.，Gordon，M.J.，Zare，R.N.，Anal.Chem.1988，60，1837-1838.]。最为常用的是中性标记物法，就是利用一种中性化合物在电场中的作用下迁移来测定电渗流；电流监测法也是一种应用率很高的方法，在管道中通过电渗驱动的作用将一略为稀释的相同电解质溶液(与毛细管中的溶液相比)替代毛细管中的溶液，通过监测电路中电流随时间变化的曲线图，根据管道中高浓度溶液全部被替代时的时间来计算电渗流。

当需要测定低电渗流或者零电渗流时，就出现了困难，在用中性标记物法和电流监测法中，在经过很长的迁移时间后，信号会变得不明显或者没有信号。到目前为止，还没有关于微芯片毛细管电泳中低电渗流或者零电渗流测定方法的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量低电渗流的方法。

本发明的技术方案如下：

一种芯片毛细管电泳中低速电渗流的测量方法，它是首先在一作为参比的快速电渗流微芯片A上以样品区带法[参见：Wang，W.，Zhao，L.，Jiang，L.P.，Zhang，J.R.，Zhu，J.J.，Chen，H.Y.，Electrophoresis 2006，27，5132-5137.]完成探针物质的有效淌度的测定，简述如下，在背景电解质中加入一个快速迁移的且可被测定的物质(探针)，当不同于背景电解质溶液浓度的类背景电解质溶液作为样品进样后，得到了电泳图，利用图中的出峰时间可以计算出探针物质在参比芯片上的有效淌度(μ_eff)，然后，利用相同的不含探针的背景电解质溶液作为缓冲液，以探针物质作为样品在未知电渗流的微芯片B上完成常规的毛细管电泳检测，可以计算得到探针在微芯片B上的表观淌度(μ_app)，根据以下公式可以计算出求知的电渗流淌度(μ_EOF)，μ_EOF＝μ_app-μ_eff。

一个特定的探针物质在确定的缓冲液中的有效淌度是恒定不变的，也就是探针物质在参比芯片和待测电渗流芯片上的有效淌度是相等的，

因此，μ_effA1＝μ_effB1

其中μ_effA1和μ_effB1分别为微芯片A和微芯片B中的有效迁移率。该探针物质的有效迁移率可以从其表观迁移率和电渗流来计算，

${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{effA}1}={\mathrm{\μ}}_{\mathrm{appA}1}-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{EOFA}}=\frac{L_A{L}_{\mathrm{Aeff}}}{t_{A1}{V}_A}-\frac{L_A{L}_{\mathrm{Aeff}}}{t_{A2}{V}_A}$

${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{effB}1}={\mathrm{\μ}}_{\mathrm{appB}1}-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{EOFB}}=\frac{L_B{L}_{\mathrm{Beff}}}{t_{B1}{V}_B}-\frac{L_B{L}_{\mathrm{Beff}}}{t_{B2}{V}_B}$

以上公式中μ_appA1，μ_EOFA和V_A分别为微芯片A中的探针物质的表观迁移率、电渗流淌度和分离电压，t_A1和t_A2分别为微芯片A中探针物质和电渗流的出峰时间。μ_appB1，μ_EOFB和V_B分别代表微芯片B中的相应量。L_A，L_Aeff，L_B和L_Beff分别为微芯片A和微芯片B的长度和有效长度。因此，μ_EOFB可以用下式表示，

${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{EOFB}}={\mathrm{\μ}}_{\mathrm{appB}1}-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{appA}1}+{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{EOFA}}=\frac{L_B{L}_{\mathrm{Beff}}}{t_{B1}{V}_B}-\frac{L_A{L}_{\mathrm{Aeff}}}{t_{A1}{V}_A}+\frac{L_A{L}_{\mathrm{Aeff}}}{t_{A2}{V}_A}$

如果L_A＝L_B＝L，L_Aeff＝L_Beff＝L_eff并且V_A＝V_B＝V，μ_EOFB可以按下式计算而得。

${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{EOFB}}=\frac{{\mathrm{LL}}_{\mathrm{eff}}}{V}(\frac{1}{t_{B1}}-\frac{1}{t_{A1}}+\frac{1}{t_{A2}})$

四、附图说明

图1为本发明中测量电渗流时所应用的微芯片示意图，其中：A为缓冲液池，B为分离管道出口，C为缓冲液池，D为样品废液池，E为进样管道和分离管道交叉口，F为缓冲液废液池，WE为电化学工作电极。。

图2为本发明在参比芯片A上用间接方法测得的电泳示意图，t_A1和t_A2分别为微芯片A中探针物质和电渗流的出峰时间。

图3为本发明在待测电渗流芯片B上用直接方法测得的电泳示意图，t_B1和t_B2分别为微芯片B中探针物质和电渗流的迁移时间。其中：虚线峰是假想的电渗流的信号峰。

具体实施方式

实施例1.Brij 56修饰过的聚二甲基硅氧硅(PDMS)微芯片的电渗流的测量

测量Brij 56修饰过的PDMS微芯片管道中充满磷酸盐缓冲液(20mM PBS pH7.00)时的电渗流，以0.1mM 3，4-二羟基苄胺(DHBA)作为探针物质，20mM PBS作为背景电解质，以未作修饰的PDMS微芯片作为参比芯片A，其中：AE＝0.3cm；EB＝3.6cm；CE＝ED＝0.5cm。在毛细管电泳过程中，分离电压设定为800V，检测电位+1.2V(vs.Ag/AgCl电极)，根据测量所得的迁移时间，t_B1＝59.2s，t_A1＝41.2s，t_A1＝65.0s，计算得到电渗流的大小为(1.40±0.04)×10^-4cm²/(Vs)。与文献推测值相一致[参见：Dou，Y.H.，Bao，N.，Xu，J.J.，Meng，F.，Chen，H.Y.，Electrophoresis 2004，25，3024-3031.]。

实施例2.聚乙烯醇(PVA)修饰过的PDMS微芯片管道的电渗流的测量

测量PVA修饰过的PDMS微芯片管道中充满磷酸盐缓冲液(20mM PBS pH7.00)时的电渗流，以0.1mM 3，4-二羟基苄胺(DHBA)作为探针物质，20mM PBS作为背景电解质，以未作修饰的PDMS微芯片作为参比芯片A，其中：AE＝0.3cm；EB＝3.6cm；CE＝ED＝0.5cm。在毛细管电泳过程中，分离电压设定为800V，检测电位+1.2V(vs.Ag/AgCl电极)，根据测量所得的迁移时间，t_B1＝98.7s，t_A1＝41.2s，t_A1＝65.0s，计算得到电渗流的大小为(0.22±0.02)×10^-4cm²/(Vs)。与文献推测值相一致[参见：Wu，D.，Luo，Y.，Zhou，X.，Dai，Z.，Lin，B.，Electrophoresis 2005，26，211-218.]。

Claims (2)

1.一种芯片毛细管电泳中低速电渗流的测量方法，其特征是：首先在一个作为参比的快速电渗流微芯片A上测得探针物质的有效淌度μ_eff，然后测得探针物质在待测电渗流的微芯片B上的表观淌度μ_app，根据以下公式计算出未知的电渗流淌度μ_EOF，

μ_EOF＝μ_app-μ_eff 。

2.根据权利要求1所述的快速测定微流控芯片低电渗流的方法，其特征是：以样品区带法在快速电渗流参比芯片上一次性完成探针物质和电渗流的迁移时间测量，直接计算出有效淌度。

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