毛细管凝胶电泳(Capillary gel electrophoresis, CGE)是以凝胶等聚合物作为分离介质,以高压直流电场作为驱动力,并依据被测组分的分子体积不同而进行分离的一种分离模式。DNA片段分离最常用的一种分析技术是毛细管凝胶电泳。常规毛细管凝胶电泳DNA分离系统,通常使用内径为50-100μm、长为20-100 cm的石英毛细管作为分离通道,分离时间通常在10-30 min。由于系统结构复杂,设备昂贵,不便于在实验室中广泛应用。目前,大部分实验室仍然使用平板凝胶电泳进行DNA分离分析,需要制胶、上样、分离、染色等一系列操作,过程繁琐冗长。因此,为了适应现代生命科学发展的需要,发展一种简单、快速、低成本的DNA分离系统是目前亟待解决的问题。20世纪90年代高速毛细管电泳技术提出后,基于微流控芯片的DNA快速分离技术迅速发展,已从基础研究阶段进入产业化和市场开发阶段,并成为高速毛细管电泳DNA分析一个重要分支。短毛细管的DNA电泳分离技术,可以省去微流控芯片繁琐的加工过程和复杂的操作步骤,降低使用成本,也是一个很有前景的分离技术。第一章首先对毛细管凝胶电泳DNA分离机理及当前快速DNA分离技术的发展和现状进行综述,按照技术路线划分为常规毛细管凝胶电泳、微流控芯片凝胶电泳和短毛细管凝胶电泳三种类型。同时,对基于微流控芯片的商品化DNA分离系统进行了介绍。第二章研制了一种集成化激光诱导荧光检测微流控芯片DNA分析仪。仪器集成了微流控芯片、激光诱导荧光检测系统、四触点高压电源系统、内置单片机控制系统等部件。分析仪内采用玻璃基质微流控芯片,利用销式固定技术实现芯片的精确定位,定位精度小于2μm。以四触点高电压系统控制芯片上的进样和电泳分离。激光诱导荧光检测系统采用正交光路模式,有效地降低了仪器成本和体积。对Cy5染料的检测限达到1.0x10-10mol/L(S/N=3).以羟乙基纤维素为筛分介质,实现了ΦX174-HaeⅢdigest DNA Marker的快速分离,同时还利用区带电泳方法,对氨基酸样品进行了分离。第三章建立了一种结构简单、成本低廉、便于自动化的短毛细管快速DNA分离系统。该系统基于缺口管阵列自动试样引入系统和短毛细管构建。对短毛细管内恒场强、低场强和自发进样三种DNA进样方法进行了系统的研究。采用低场强试样引入方法,实现了皮升级进样。在有效分离2.5 cm,总长度4.0 cm未经过内壁涂层修饰的毛细管上,100 s内实现了对ΦX174-HaeⅢdigest DNA Marker样品的分离,各个片段(72-1353 bP)峰的理论塔板高度在0.74μm-0.21μm之间,相应的理论塔板数在1.36×106/m至4.86×106/m之间。连续八次试样引入,不同DNA片段迁移时间的相对标准偏差(RSD)介于0.4%-1.1%之间。利用缺口管阵列连续试样引入,在250s内实现了4种样品的快速分离。同时,利用该系统还初步实现了PCR产物的快速分离分析。第四章发展了一种简单实用的毛细管尖端加工技术。该技术利用毛细管的弹性和进动运动,提高了对毛细管尖端研磨锥度和端面面积的控制能力。该技术无需昂贵的设备(研磨仪或毛细管激光拉制机)和危险的化学试剂(HF溶液),在普通实验室即可方便地完成毛细管尖端的加工,加工成功率高。利用此技术加工的毛细管分别被初步应用于高速毛细管电泳和电喷雾质谱中。