一種微流控芯片及在線自動(dòng)化芯片磁固相微萃取系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種微流控芯片及在線自動(dòng)化芯片磁固相微萃取液相色譜電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含恒流注射泵、無(wú)菌注射器、聚乙烯泵管、石英毛細(xì)管、高效液相色譜、色譜分析柱、電感耦合等離子體質(zhì)譜、自制芯片氣閥控制、微流控芯片、磁鐵、六通閥和定量環(huán)組成，由恒流注射泵推動(dòng)無(wú)菌注射器經(jīng)聚乙烯泵管將樣品和試劑導(dǎo)入微流控芯片，在芯片上完成樣品處理后經(jīng)石英毛細(xì)管、六通閥和定量環(huán)導(dǎo)入液相色譜電感耦合等離子體質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)，并使用自制芯片氣閥控制對(duì)芯片上的處理過(guò)程予以控制。該體系具有低的試劑/樣品消耗量、重現(xiàn)性好、高集成化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，十分適用于細(xì)胞樣品中痕量元素形態(tài)分析的研究。
【專利說(shuō)明】
-種微流控巧片及在線自動(dòng)化巧片磁固相微萃取系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，設(shè)及一種微流控忍片及一種在線自動(dòng)化忍片磁固 相微萃取系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 元素形態(tài)分析一般通過(guò)高效的分離技術(shù)與高靈敏的元素特異性檢測(cè)技術(shù)聯(lián)用實(shí) 現(xiàn)。在諸多的元素特異性檢測(cè)器中，電感禪合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)具有突出的優(yōu)勢(shì)，不僅 靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬，而且還能提供同位素相關(guān)信息。將其與色譜技術(shù)（如 HPLC、GC、CE)聯(lián)用是元素形態(tài)分析的常用手段。其中，HPLC與ICP-MS聯(lián)用是隸形態(tài)分析中研 究最多、應(yīng)用最為廣泛的分析技術(shù)。然而，采用常規(guī)的HPLC-ICP-MS對(duì)細(xì)胞中的隸形態(tài)進(jìn)行 直接檢測(cè)還是存在著一些問(wèn)題：（1)細(xì)胞樣品體積較少，無(wú)法與常規(guī)HPLC進(jìn)樣體積相匹配；
[2] 細(xì)胞基質(zhì)會(huì)造成基質(zhì)干擾及多原子離子干擾；（3)儀器的靈敏度不足W滿足少量細(xì)胞中 超痕量的元素形態(tài)分析的需要。小孔柱(small-bore columns)HPLC使用柱尺寸和固定相粒 徑更小的色譜柱，運(yùn)使得小孔柱具有進(jìn)樣體積小、色譜分離度高、背壓高和液體流速更低的 特點(diǎn)。因此，能更好地與細(xì)胞樣品的體積相匹配，同時(shí)減少有機(jī)相和鹽的引入對(duì)ICP離子源 穩(wěn)定性和離子化效率會(huì)造成的影響。Wmicro column為例，4化L mirTi的流動(dòng)相流速減少了 引入離子源的基質(zhì)并且大大降低了試劑的使用量和鹽及有機(jī)溶劑的引入量，更有利于等離 子體的穩(wěn)定。然而，要解決后兩個(gè)問(wèn)題，則需要在microHPLC-ICP-MS檢測(cè)前輔W合適的樣品 前處理方法對(duì)其進(jìn)行基質(zhì)的去除和目標(biāo)分析物的富集。
[0003] 忍片磁固相微萃取(MSPME)是由磁固相萃取(MSPE)和微全分析系統(tǒng)(yTAS)技術(shù)上 發(fā)展起來(lái)的新型固相微萃取系統(tǒng)。微全分析系統(tǒng)是現(xiàn)代分析化學(xué)的前沿領(lǐng)域之一，其目標(biāo) 是通過(guò)分析化學(xué)、微機(jī)電加工、計(jì)算機(jī)、電子學(xué)、材料科學(xué)及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的交叉實(shí)現(xiàn)化學(xué)分 析系統(tǒng)從樣品處理到檢測(cè)的整體微型化、自動(dòng)化、集成化與便攜化。目前，它已被廣泛的應(yīng) 用于化學(xué)及生物研究之中，特別是細(xì)胞操縱及細(xì)胞分析。微流控忍片作為一種化學(xué)分析工 具，具有許多的優(yōu)勢(shì):低的生物樣品與試劑的使用量(化或nL級(jí)）、高通量、快速、高靈敏度和 空間分辨率等。因此，微流控忍片是解決細(xì)胞分析中微型化問(wèn)題的有力手段。磁性納米粒子 被廣泛用于微流控忍片上的各類操縱和分析體系。忍片為磁性納米粒子提供了優(yōu)越的時(shí)間 和空間控制平臺(tái)，同時(shí)在忍片體系中，由于微型化而帶來(lái)的近距離優(yōu)勢(shì)也使得控制磁性納 米離子的微型磁部件展現(xiàn)出更強(qiáng)的磁性和隨之而來(lái)的更強(qiáng)操縱能力。正是基于運(yùn)些優(yōu)勢(shì)， 微流控忍片上的磁操縱技術(shù)被應(yīng)用于許多的分析體系。
[0004] 化等將磁性納米粒子自組裝于微流控忍片上的磁區(qū)通道中，W形成固相萃取微 柱，從而建立了微流控忍片上針對(duì)細(xì)胞樣品的固相微萃取平臺(tái)。在運(yùn)一體系中，由于微流控 忍片微米級(jí)的尺寸特點(diǎn)，樣品所需的細(xì)胞個(gè)數(shù)相較于常規(guī)細(xì)胞檢測(cè)而言大大減少，考慮到 細(xì)胞異質(zhì)性的存在，運(yùn)一體系的檢測(cè)結(jié)果也就比常規(guī)細(xì)胞檢測(cè)的結(jié)果更能體現(xiàn)細(xì)胞中元素 及其形態(tài)的真實(shí)情況。Chen等利用橫酸基改性的納米磁性離子填充于忍片通道中，建立微 流控忍片與液相色譜-電感禪合等離子體質(zhì)譜結(jié)合分析酵母細(xì)胞中砸形態(tài)的新方法，為細(xì) 胞中砸形態(tài)分析開(kāi)拓了新思路。但在該工作中，五種小分子砸形態(tài)(Se切s，MeSe切s，SeMet, SeGlu和SeEt)的萃取效率均不足80%，同時(shí)在解吸階段還需要超聲輔助進(jìn)行洗脫，并且由 于離線的操作模式，該方法所需的操作還是較為繁瑣，同時(shí)也存在著樣品在萃取后受到污 染的風(fēng)險(xiǎn)，基于此，開(kāi)發(fā)在線的自動(dòng)化HPLC-ICP-MS檢測(cè)平臺(tái)顯得十分有意義。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種微流控忍片，同時(shí)建立了一種 磁固相萃取與微柱高效液相色譜-電感禪合等離子體質(zhì)譜在線自動(dòng)化聯(lián)用體系。該體系具 有低的試劑和樣品消耗量、好的重現(xiàn)性、高集成化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，十分適用于細(xì)胞等微量 生物樣品痕量元素形態(tài)的研究。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體如下：
[0007] -種微流控忍片，包括左右對(duì)稱的兩條微通道、磁性納米粒子和磁鐵;所述的微通 道包括位于首端的婉艇通道和位于尾端的破膜直通道;兩條微通道各設(shè)有四個(gè)微流控忍片 入口，所述的微流控忍片入口包括細(xì)胞進(jìn)樣孔、破膜液進(jìn)樣孔、解吸劑進(jìn)樣孔和磁性納米粒 子進(jìn)樣孔;兩條微通道的尾端各設(shè)有一個(gè)排廢出口，且兩條微通道尾端與同一個(gè)微流控忍 片出口相連；
[0008] 婉艇通道的首端引出兩條短通道，分別與細(xì)胞進(jìn)樣孔和破膜液進(jìn)樣孔連通，婉艇 通道的尾端通過(guò)短通道與破膜直通道首端連通；
[0009] 破膜直通道的首端依次通過(guò)短通道與婉艇通道的尾端、解吸劑進(jìn)樣孔和磁性納米 粒子進(jìn)樣孔連通；
[0010] 破膜直通道的尾端引出兩條短通道，一條與排廢出口連通，一條與微流控忍片出 口連通，與排廢出口連通的短通道上設(shè)有控制氣閥；
[0011] 所述的破膜直通道內(nèi)填充有磁性納米粒子，且破膜直通道兩側(cè)均設(shè)有磁鐵。
[0012] 所述的磁鐵為永磁鐵，所述的磁性納米粒子為丫 -琉丙基Ξ甲氧基硅烷修飾的 化3化納米粒子。
[0013] -種在線自動(dòng)化忍片磁固相微萃取系統(tǒng)，包括上述微流控忍片、恒流注射累及注 射器、六通閥進(jìn)樣器、定量環(huán)、液相色譜累、液相色譜柱，各部件之間通過(guò)管道連接;所述的 恒流注射累及注射器與微流控忍片入口相連;所述的六通閥進(jìn)樣器上的閥孔按順時(shí)針?lè)譃?第一閥孔、第二閥孔、第Ξ閥孔、第四閥孔、第五閥孔、第六閥孔，第一閥孔與微流控忍片出 口相連，第二閥孔與廢液池相連，第Ξ閥孔和第六閥孔與定量環(huán)相連，第四閥孔與液相色譜 累相連，第五閥孔與液相色譜柱進(jìn)樣端相連;手柄位于取樣位置時(shí)，第一閥孔與第六閥孔連 通，第二閥孔與第Ξ閥孔連通，第四閥孔與第五閥孔連通;手柄位于進(jìn)樣位置時(shí)，第一閥孔 與第二閥孔連通，第Ξ閥孔與第四閥孔連通，第五閥孔與第六閥孔連通。
[0014] 所述的液相色譜柱，其出樣端與電感禪合等離子體質(zhì)譜相連。
[0015] 本實(shí)用新型具有W下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0016] 本實(shí)用新型可同時(shí)萃取無(wú)機(jī)隸、甲基隸、乙基隸和苯基隸，用于分析細(xì)胞樣品中無(wú) 機(jī)隸、甲基隸、乙基隸和苯基隸形態(tài);具有裝置在線分析、分析快速、自動(dòng)化程度高、重現(xiàn)性 好、樣品基質(zhì)凈化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可適用于微量生物樣品中無(wú)機(jī)隸、甲基隸、乙基隸和苯基 隸形態(tài)的分析。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為微流控忍片的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1、2為微通道，1-U2-1為細(xì)胞進(jìn)樣孔，1-2、 2-2為破膜液進(jìn)樣孔，1 -3、2-3為解吸劑進(jìn)樣孔，1 -4、2-4為磁性納米粒子進(jìn)樣孔，1-5、2-5為 排廢出口，3-1為磁鐵一，3-2為磁鐵二，3-3為磁鐵Ξ，4為微流控忍片出口，5-1、5-2、5-3、5- 4為控制氣閥。
[0018] 圖2為在線自動(dòng)化忍片磁固相微萃取液相色譜電感禪合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)分 析狀態(tài)示意圖，其中：6為微流控忍片，7為電感禪合等離子體質(zhì)譜，8為液相色譜柱，9為液相 色譜累，10為定量環(huán)，11-1為解吸劑恒流累及注射器，11-2為細(xì)胞樣品恒流累及注射器，11- 3為細(xì)胞破膜液恒流累及注射器，11-4為細(xì)胞破膜液恒流累及注射器，11-5為細(xì)胞樣品恒流 累及注射器，11-6為解吸劑恒流累及注射器，11-7為磁球填充及憐酸緩沖液恒流累及注射 器，11-8為磁球填充及憐酸緩沖液恒流累及注射器，12為廢液池，13-1、13-2、13-3、13-4、 13-5、13-6依次分別為六通閥的第一閥孔、第二閥孔、第Ξ閥孔、第四閥孔、第五閥孔、第六 閥孔。
[0019] 圖3是在線自動(dòng)化忍片磁固相微萃取液相色譜電感禪合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)萃 取狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施 方式不限于此。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 如圖1所示，一種微流控忍片，包括左右對(duì)稱的兩條微通道、磁性納米粒子和磁鐵； 所述的微通道包括位于首端的婉艇通道和位于尾端的破膜直通道;兩條微通道各設(shè)有四個(gè) 微流控忍片入口，所述的微流控忍片入口包括細(xì)胞進(jìn)樣孔、破膜液進(jìn)樣孔、解吸劑進(jìn)樣孔和 磁性納米粒子進(jìn)樣孔;兩條微通道的尾端各設(shè)有一個(gè)排廢出口，且兩條微通道尾端與同一 個(gè)微流控忍片出口相連；
[0023] 婉艇通道的首端引出兩條短通道，分別與細(xì)胞進(jìn)樣孔和破膜液進(jìn)樣孔連通，婉艇 通道的尾端通過(guò)短通道與破膜直通道首端連通；
[0024] 破膜直通道的首端依次通過(guò)短通道與婉艇通道的尾端、解吸劑進(jìn)樣孔和磁性納米 粒子進(jìn)樣孔連通；
[0025] 破膜直通道的尾端引出兩條短通道，一條與排廢出口連通，一條與微流控忍片出 口連通，與排廢出口連通的短通道上設(shè)有控制氣閥；
[00%]所述的破膜直通道內(nèi)填充有磁性納米粒子，且破膜直通道兩側(cè)均設(shè)有磁鐵。
[0027] 所述的磁鐵為永磁鐵，所述的磁性納米粒子為丫 -琉丙基Ξ甲氧基硅烷修飾的 化3化納米粒子。
[0028] PDMS微流控忍片的設(shè)計(jì)：該忍片上集成有左右對(duì)稱的兩個(gè)微通道1和2,四個(gè)控制 氣閥5-1、5-2、5-3、5-4 W及磁鏈生長(zhǎng)、細(xì)胞破膜和目標(biāo)分析物解吸Ξ大模塊。微通道的高度 為50μπι，寬度為400μπι，氣閥通道的高度為50μπι，寬度為60化m。圖1中婉艇曲線為細(xì)胞破膜 區(qū)，婉艇的通道有助于細(xì)胞樣品與破膜液之間的混合，加速細(xì)胞裂解過(guò)程，四個(gè)入口 1-U1- 2、2-1、2-2分別由恒流注射累引入兩路細(xì)胞樣品和兩路破膜液。圖1中從上至下與直通道相 連的依次為解吸劑進(jìn)樣孔、磁性納米粒子進(jìn)樣孔，在萃取過(guò)程中磁性納米粒子進(jìn)樣孔也作 為緩沖清洗液的入口，在兩條平行的通道上下分別固定Ξ塊永磁體(1.0*0.5*0.2cm)。
[0029] PDMS微流控忍片的加工:娃模板的制作采用軟光刻方法，使用AZ-50XT光刻膠。流 體通道制作:將GE RTV 615 (PDMS)的A組分(預(yù)聚體)和B組分（固化劑）W質(zhì)量比10:1混合， 攬拌均勻，置于真空干燥器中使用油累抽真空l(shuí)Omin，取出后靜止待氣泡消失。將PDMS溶膠 誘注在娃模版上，將模型輔助用的永磁鐵放置于圖2所示的3-1磁鐵一、3-2磁鐵二、3-3磁鐵 一處，75 °C固化化，將固化的PDMS從娃模版上剝離，在通道入口和出口端打孔。
[0030] 控制通道制作:將GE RTV 615(PDMS)的A組分和B組分W質(zhì)量比15:1混合，攬拌均 勻，置于真空干燥器中使用油累抽真空l(shuí)Omin，取出后靜置待氣泡消失。將娃陽(yáng)模放在勻膠 機(jī)托盤上，誘注PDMS溶膠，開(kāi)啟勻膠機(jī)，設(shè)置轉(zhuǎn)速參數(shù)(前轉(zhuǎn)60化pm，旋轉(zhuǎn)15s;后轉(zhuǎn)1200rpm， 旋轉(zhuǎn)30s)，利用勻膠機(jī)的旋轉(zhuǎn)在娃陽(yáng)模表面涂布一層PDMS薄膜，然后將其置于烘箱中，75Γ 固化30min。雙層PDMS忍片的制作:將加工好的含流體通道的PDMS和含控制通道的PDMS薄膜 的娃陽(yáng)模置于等離子體清洗器中，用氧等離子體處理Imin，取出后立即將二者貼合，使表面 鍵合，并確保流體通道和控制通道位置垂直對(duì)應(yīng)。置于烘箱中75Γ固化30min，使鍵合面老 化。然后將該雙層PDMS從陽(yáng)模上剝離，在控制通道入口端打孔。再將其與玻片放置于等離子 體清洗器中，用氧等離子體處理Imin，取出后迅速鍵合，然后75°C固化lOmin使鍵合面完全 老化。
[0031] 采用共沉淀的方法制備磁固相萃取材料磁性納米粒子Fe3〇4,該方法為現(xiàn)有技術(shù)， 具體步驟如下:稱取11.7g氯化鐵化C13,溶于150血高純水中。加入4.3g氯化亞鐵FeCl2,再加 入50mL高純水。完全溶解后，在化保護(hù)下攬拌加熱回流至85°C，快速加入40mL濃氨水并將攬 拌速度和保護(hù)氣化變大，溶液顏色由橘紅色變?yōu)楹谏?。半小時(shí)后，冷卻至室溫，所得磁性納 米粒子化3〇4采用磁分離方法分別用高純水和乙醇洗涂數(shù)次，保存于乙醇中待用。采用堿催 化的方法制備磁性納米娃球Fe3〇4@Si〇2。將上步制備的磁性納米粒子Fe3〇4取一半于干燥燒 杯中，加入lOOmL異丙醇，超聲分散lOmin后，加入至25〇1^的^口燒瓶中，再加入12mL蒸饋 水，滴加7mL濃氨水后滴加8mL四乙氧基硅烷TE0S，化保護(hù)條件下攬拌室溫反應(yīng)12h，分別用 高純水和乙醇洗涂磁性納米娃球Fe3〇4@Si化數(shù)次，保存于乙醇中待用。丫 -MPTS改性磁性納 米娃球的制備:將上步制備的磁性納米娃球Fe3〇4@Si〇2取一半于干燥燒杯中，加入200mL乙 醇，5mL濃氨水，2mL 丫-琉丙基Ξ甲氧基硅烷（丫 -MPTS)后，超聲分散lOmin，加入至500mL的 Ξ 口燒瓶中，的保護(hù)條件下攬拌室溫反應(yīng)12h，分別用高純水和乙醇洗涂磁性納米娃球 Fe3^@Si〇2@細(xì)數(shù)次，保存于乙醇中待用。使用前用0.5mol L-1硝酸在超聲條件下清洗兩次 后，使用乙酸錠洗至中性，最后用高純水清洗Ξ次，待用。磁性納米粒子配制為25mg mL-i的 懸浮液并超聲處理15分鐘，之后在外磁體的作用下，在忍片控制氣閥5-2和5-3關(guān)閉的情況 下W4mL min-i的流速填充于直型通道內(nèi)。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 如圖2所示，一種在線自動(dòng)化忍片磁固相微萃取系統(tǒng)，包括上述微流控忍片、恒流 注射累、六通閥進(jìn)樣器、定量環(huán)、液相色譜累、液相色譜柱，各部件之間通過(guò)管道連接;所述 的恒流注射累與微流控忍片入口相連;所述的六通閥進(jìn)樣器上的閥孔按順時(shí)針?lè)譃榈谝?閥孔、第二閥孔、第Ξ閥孔、第四閥孔、第五閥孔、第六閥孔，第一閥孔與微流控忍片出口相 連，第二閥孔與廢液池相連，第Ξ閥孔和第六閥孔與定量環(huán)相連，第四閥孔與液相色譜累相 連，第五閥孔與液相色譜柱進(jìn)樣端相連;手柄位于取樣位置時(shí)，第一閥孔與第六閥孔連通， 第二閥孔與第Ξ閥孔連通，第四閥孔與第五閥孔連通;手柄位于進(jìn)樣位置時(shí)，第一閥孔與第 二閥孔連通，第Ξ閥孔與第四閥孔連通，第五閥孔與第六閥孔連通。
[0034] 上述在線自動(dòng)化忍片磁固相微萃取系統(tǒng)，還可W將液相色譜柱的出樣端與電感禪 合等離子體質(zhì)譜相連。
[0035] 其中：恒流注射累為TS2-60型恒流注射累(保定蘭格恒流累有限公司，中國(guó)），無(wú)菌 注射器為lmL(上海金塔醫(yī)用器材有限公司，中國(guó)）。高效液相色譜為Ultimate 3000型 (Dionex, Germerring, Germany )，色譜分析柱為RP-ClSmicro 色譜柱（Dionex, ClSAcclaim, 3 μπι，30〇Α, 1.0mm i . d.)，電感禪合等離子體質(zhì)譜為Xseries型ICP-MS(Thermo，USA)。色譜分 離梯度為：l-8min，2 %甲醇-98 %流動(dòng)相;8-lOmin，換為55 %甲醇-45 %流動(dòng)相；10-12min， 保持55%甲醇-45%流動(dòng)相；12-20min，換為2%甲醇-98%流動(dòng)相。忍片氣閥控制系統(tǒng)為實(shí) 驗(yàn)室自制，由計(jì)算機(jī)控制。
[0036] 細(xì)胞樣品從注射器中由聚乙締累管導(dǎo)入微流控忍片入口 1-1和2-1，細(xì)胞破膜液從 注射器中由聚乙締累管導(dǎo)入微流控忍片入口 1-2和2-2,解吸劑從注射器中由聚乙締累管導(dǎo) 入微流控忍片入口 1-3和2-3,憐酸緩沖液從注射器中由聚乙締累管導(dǎo)入微流控忍片入口 Ι? α 和 2-4 。 在忍片 內(nèi)的婉艇通道完成細(xì)胞破膜 ，在直 型通道完成固 相微萃取過(guò)程 ，廢液從忍片 排廢出口 1-5和2-5,解吸液從出樣口 4導(dǎo)入石英毛細(xì)管中，并進(jìn)入定量環(huán)，最終進(jìn)入 microHPLC-ICP-MS進(jìn)行分析檢測(cè)。其具體過(guò)程如下:0-10分鐘，一份細(xì)胞樣品從忍片入口 1- 1導(dǎo)入，同時(shí)細(xì)胞破膜液從忍片入口 1-2導(dǎo)入，進(jìn)入婉艇通道并完成細(xì)胞破膜，之后樣品進(jìn)入 直型通道，樣品中的目標(biāo)分析物被磁性納米材料吸附，此時(shí)氣閥5-1打開(kāi)，5-2、5-3、5-4關(guān) 閉，廢液由排廢出口3-1排出；10-20分鐘，解吸劑從忍片入口 1-3導(dǎo)入，將目標(biāo)分析物從磁性 納米材料上洗脫下來(lái)，此時(shí)氣閥5-2打開(kāi)，3-1關(guān)閉，洗脫液由出口 4導(dǎo)入石英毛細(xì)管并進(jìn)入 定量環(huán)，同時(shí)另一份細(xì)胞樣品從忍片入口 2-1導(dǎo)入，同時(shí)細(xì)胞破膜液從忍片入口2-2導(dǎo)入，進(jìn) 入婉艇通道并完成細(xì)胞破膜，之后樣品進(jìn)入直型通道，樣品中的目標(biāo)分析物被磁性納米材 料吸附，此時(shí)氣閥5-3關(guān)閉，5-4打開(kāi)廢液由排廢出口 3-2排出；20分鐘時(shí)，系統(tǒng)由萃取狀態(tài)轉(zhuǎn) 換為分析狀態(tài)并持續(xù)10分鐘，于30分鐘時(shí)轉(zhuǎn)換為萃取狀態(tài);20-30分鐘，左側(cè)通道由忍片入 口 1-4引入憐酸緩沖液進(jìn)行清洗，此時(shí)氣閥5-1打開(kāi)，5-2關(guān)閉；30-40分鐘，第Ξ份細(xì)胞樣品 從忍片入口 1-1導(dǎo)入，同時(shí)細(xì)胞破膜液從忍片入口 1-2導(dǎo)入，進(jìn)入婉艇通道并完成細(xì)胞破 膜，之后樣品進(jìn)入直型通道，樣品中的目標(biāo)分析物被磁性納米材料吸附，此時(shí)氣閥5-1打開(kāi)， 5-2關(guān)閉，解吸劑從忍片入口2-3導(dǎo)入，將目標(biāo)分析物從磁性納米材料上洗脫下來(lái)，此時(shí)氣閥 5-3打開(kāi)，5-4關(guān)閉，洗脫液由出口 4導(dǎo)入石英毛細(xì)管并進(jìn)入定量環(huán)。已上過(guò)程往復(fù)進(jìn)行，由于 液相色譜電感禪合等離子體質(zhì)譜分析用時(shí)20分鐘，體系樣品通量為3個(gè)每小時(shí)。細(xì)胞樣品的 萃取、氣閥控制和六通閥切換均可由計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了樣品萃取、解吸和分析的集成化和 自動(dòng)化。
[0037] 其程序指令如下表1中所示：
[0038] 表1在線自動(dòng)化忍片磁固相微萃取液相色譜電感禪合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)程序 指令
[0039]
[0040] 在最優(yōu)的條件下，考察了本體系的分析性能，如表帥所示，Hg2+，MeHg+，EtHg+和 PhHg+的檢出限分別為：18.8、12.8、17.4和41.8 ng 1/1，本方法對(duì)四種目標(biāo)分析物的富集倍 數(shù)分別為:9.5、9.9、9.4和9.6倍
[0041] 表2在線自動(dòng)化忍片磁固相微萃取液相色譜電感禪合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)的分 析性能
[00421
[0043] a:樣品溶液中四種隸形態(tài)濃度均為為0.25 ng mL-i
[0044] 考察了忍片磁填充柱對(duì)四種目標(biāo)分析形態(tài)化2+、MeHg+、化化+和化Hg+的吸附容量每 通道分別為0.80、0.73、0.65 和0.67yg。
[0045] 考察不同忍片通道(在屯塊不同忍片上各任意選擇一條通道)在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下 Hg2+、MeHg\EtHg+和PhHg+的重現(xiàn)性，通過(guò)計(jì)算，萃取的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為6.1 %、4.8%、 6.4 %和8.5 % (CHgh，MeHg+, E：tHg+,曲Hg+ =化g mL-i, η = 7)，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)采用磁性納米粒子 自組裝堆積方法制得的忍片磁固相填充柱具有較好的制備重現(xiàn)性。
[0046] 納米磁娃球固相柱的記憶效應(yīng)和使用壽命也是評(píng)價(jià)忍片磁固相填充柱性能的重 要指標(biāo)。
[0047] 實(shí)驗(yàn)中采用單條通道在最優(yōu)條件下對(duì)目四種目標(biāo)形態(tài)進(jìn)行萃取，結(jié)果顯示其在一 次萃取完成后，其四種目標(biāo)分析物化2+、MeHg+、EtHg+和PMg+的記憶效應(yīng)分別為：5.8%、 3.6%、1.9%、1.1%;忍片納米磁娃球固相填充柱重復(fù)使用10次后，其萃取效率仍保持在 85-115%。
[004引 W10，000個(gè)化pG2細(xì)胞懸浮液為樣品基質(zhì)，考察了方法的加標(biāo)回收情況，在加標(biāo)濃 度為 1. Ong mL-i時(shí)，Hg2+、MeHg\化Hg+和曲Hg+的回收結(jié)果分別為：106.5 ±6.0%、103.2 ± 6.4%、98.3±7.4%和99.8±9.8%。
[0049] 最后選用10,100和50化g 種不同濃度的Μ細(xì)gV化2+對(duì)化pG2細(xì)胞進(jìn)行解育，在 解育12、18和24小時(shí)后將細(xì)胞樣品取出，采用本工作中的〇山口-6日36(1〇11111161111沈〇冊(cè)1(：- ICP-MS對(duì)細(xì)胞中的隸形態(tài)進(jìn)行分析，每份樣品中包含10000個(gè)細(xì)胞。其結(jié)果如表3中所示。
[0050] 表3無(wú)機(jī)隸及甲基隸解育化pG2細(xì)胞的本分析體系分析結(jié)果
[0化1 ]
[0化2] a:無(wú)法定量
[0053] b:甲基隸解育的細(xì)胞
[0054] C:無(wú)機(jī)隸解育的細(xì)胞
[0055] 建立的在線自動(dòng)化忍片磁固相微萃取液相色譜電感禪合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng) 將微型化的樣品前處理技術(shù)與微型化的形態(tài)分離檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微量樣品中元 素形態(tài)的分析。該方法具有低的樣品/試劑消耗量、高集成化自動(dòng)化、靈敏度高、選擇性好、 重現(xiàn)性好的優(yōu)勢(shì)，對(duì)少量細(xì)胞的元素形態(tài)分析具有很大潛力。
[0056] 上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述 實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微流控芯片，包括左右對(duì)稱的兩條微通道、磁性納米粒子和磁鐵;所述的微通道 包括位于首端的蜿蜒通道和位于尾端的破膜直通道;兩條微通道各設(shè)有四個(gè)微流控芯片入 口，所述的微流控芯片入口包括細(xì)胞進(jìn)樣孔、破膜液進(jìn)樣孔、解吸劑進(jìn)樣孔和磁性納米粒子 進(jìn)樣孔;兩條微通道的尾端各設(shè)有一個(gè)排廢出口，且兩條微通道尾端與同一個(gè)微流控芯片 出口相連； 蜿蜒通道的首端引出兩條短通道，分別與細(xì)胞進(jìn)樣孔和破膜液進(jìn)樣孔連通，蜿蜒通道 的尾端通過(guò)短通道與破膜直通道首端連通； 破膜直通道的首端依次通過(guò)短通道與蜿蜒通道的尾端、解吸劑進(jìn)樣孔和磁性納米粒子 進(jìn)樣孔連通； 破膜直通道的尾端引出兩條短通道，一條與排廢出口連通，一條與微流控芯片出口連 通，與排廢出口連通的短通道上設(shè)有控制氣閥； 所述的破膜直通道內(nèi)填充有磁性納米粒子，且破膜直通道兩側(cè)均設(shè)有磁鐵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于:所述的磁鐵為永磁鐵，所述的磁性 納米粒子為γ -巰丙基三甲氧基硅烷修飾的Fe3〇4納米粒子。3. -種在線自動(dòng)化芯片磁固相微萃取系統(tǒng)，其特征在于:包括權(quán)利要求1或2所述的微 流控芯片、恒流注射栗及注射器、六通閥進(jìn)樣器、定量環(huán)、液相色譜栗、液相色譜柱，各部件 之間通過(guò)管道連接;所述的恒流注射栗及注射器與微流控芯片入口相連;所述的六通閥進(jìn) 樣器上的閥孔按順時(shí)針?lè)譃榈谝婚y孔、第二閥孔、第三閥孔、第四閥孔、第五閥孔、第六閥 孔，第一閥孔與微流控芯片出口相連，第二閥孔與廢液池相連，第三閥孔和第六閥孔與定量 環(huán)相連，第四閥孔與液相色譜栗相連，第五閥孔與液相色譜柱進(jìn)樣端相連;手柄位于取樣位 置時(shí)，第一閥孔與第六閥孔連通，第二閥孔與第三閥孔連通，第四閥孔與第五閥孔連通;手 柄位于進(jìn)樣位置時(shí)，第一閥孔與第二閥孔連通，第三閥孔與第四閥孔連通，第五閥孔與第六 閥孔連通。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線自動(dòng)化芯片磁固相微萃取系統(tǒng)，其特征在于:所述的液相 色譜柱，其出樣端與電感耦合等離子體質(zhì)譜相連。
【文檔編號(hào)】G01N30/28GK205484232SQ201620228337
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】胡斌, 王晗, 陳貝貝, 何蔓
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)