PDMS芯片电泳电化学检测系统在生物分析中的应用

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芯片电泳作为微流控芯片实验室中众多单元操作中的一种,由于其具有分析时间短、通量高、样品和试剂消耗量少、易于微型化和集成化等优点,成为分析化学的一个重要研究方向。PDMS芯片电泳电化学检测系统则综合了芯片电泳强大的分离能力和电化学检测的高灵敏性以及易于集成化、微型化的特点,已成功地用于生物医药、环境检测等诸多领域。   为了进一步拓展PDMS芯片电泳电化学检测系统的应用研究,结合本课题组在微流控芯片电泳和电化学检测等方面的研究基础,本论文开展了以下两方面的工作:   1.PDMS芯片电泳电化学检测用于嘌呤和嘧啶碱基的分离建立了一种芯片电泳安培法快速分离测定嘌呤和嘧啶的方法。实验发现碱基可以与PDMS表面发生强烈的相互作用而产生不可逆吸附。我们提出了一种在PDMS表面修饰巯基乙胺的方法来降低碱基在PDMS表面的吸附。先在PDMS表面修饰一层金纳米粒子,再组装上巯基乙胺使管道表面成亲水性界面。在修饰芯片上成功实现了鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶、和尿嘧啶四种碱基的分离和检测。详细优化了分离与检测的各个实验参数,采用20 mM硼酸盐缓冲液(STB,pH10.0)作为运行缓冲液,在+1000 V的分离高压下,在3.7cm的分离通道内60s即可实现鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶、和尿嘧啶四种碱基的分离。四种碱基的检测限分别为:14.5μM、0.45μM、1.03μM、8.53μM。另外,我们通过在缓冲溶液中加入羧基化的碳纳米管增强了碱基的分离效果,实现了腺嘌呤和胸腺嘧啶的基线分离。实验结果表明,芯片电泳电化学系统有希望成为一种非常有效的工具用于碱基的测定和核酸的研究。   2.PDMS芯片电泳电化学检测用于酪氨酸酶催化酪氨酸反应的研究利用芯片电泳电化学检测系统监测了酪氨酸酶催化L-酪氨酸生成L-多巴并最终生成黑色素的过程。并验证了抗坏血酸作为还原剂对酪氨酸酶氧化的抑制作用。利用等离子体处理的PDMS芯片大大减少了L-酪氨酸和L-多巴在芯片上的吸附。以20 mM硼酸盐(PBS,pH7.0)作为运行缓冲液,在1000 V的分离高压和1.3V检测电位下实现了L-酪氨酸和L-多巴的有效分离。另外反应部分中间产物和最终产物黑色素以及抗坏血酸等都得到了快速的分离检测。本实验为进一步对酶反应动力学、药物筛选以及酪氨酸酶抑制剂的研究提供了前期的准备工作。  
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