本發明專利技術涉及一種在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，屬于微流控領域。它包括依次連通的進樣池、入口流道、狹縫流道、出口流道、廢液池，在狹縫流道中流道表面接枝帶有陽離子的聚電解質刷，在平行于流道方向施加均勻電場以驅動流體流動。在均勻電場的作用下，微流道表面接枝的聚電解質刷將沿電場方向伸展，微流道內流體將受到聚電解質刷的粘性摩擦作用以及靜電吸引作用，使流道中表面電荷得到平衡、減少或抑制，溶劑粒子與聚電解質刷之間的吸引作用使溶劑粒子滲透到聚電解質刷層中，從而達到抑制電滲流的目的。本發明專利技術可提高蛋白質、DNA分子的分離精度，具有適用性廣和可控性強等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微流控領域，特別涉及一種有效抑制微流道中電滲流的微流控芯片，尤指一種在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片。可平衡、減少或抑制微流道材料表面所帶負電荷從而抑制微流道內發生的電滲流，可應用于蛋白質分析分離、DNA分離等領域。
技術介紹
電滲流是由于微流道材料表面帶負電荷，當電場加在流體上時，靜電荷被庫侖力驅動而造成的流體流動。在微流控芯片中，抑制電滲流可提高分離的效率、重現性和分離度。而在電滲泵等應用領域，增加電滲流則可提高泵性能，有助于電泳分離、色譜分析。近年來，微流控芯片發展迅速，在醫療、國防、制藥、生物化學分析等領域得到廣泛應用。研究表明聚電解質刷修飾的微流道表面可實現電滲流調控。研究發現，在垂直電場和橫向電場的作用下，不同的接枝密度、不同聚合度以及不同的電場強度，會引起聚電解質刷構象的變化，可以達到調控電滲流的目的(參見:Qianqian Cao, ChunchengZuo, LujuanLi， Yinhe Zhang, Modulation of electroosmotic flow by electric field-responsivepolyelectrolyte bru shes: a molecular dynamic study, MicrofIuidNanofluid， 2012，12， 649-655; Qianqian Caoj ChunchengZuoj LUjuan Li， Yinhe Zhang, Guang YanjElectro-osmotic Flow in Nanochannels with Voltage-Controlled PolyelectrolyteBrushes: Dependence on Grafting Density and Normal Electric Field, PolymerPhysics, 2012， 50， 805-811; Zhao Zhang, ChunchengZuoj Qianqian Caoj YanhongMaj Shuqing Chen, Modulation of Electroosmotic Flow Using PolyelectrolyteBrushes: A Molecular Dynamics Study, Macromolecularj 2012， 21， 145-152)。此夕卜，中性聚合物刷在不同溶劑條件下也可對微流道中電滲流有影響(參見:Qianqian Cao,ChunchengZuo，Lujuan Li， Yanhong Maj Nanlij Electroosmotic flow in a nanofluidicchannel coated with neutral polymers, MicrofluidNanofluid， 2010， 9， 1051—1062;Qianqian Caoj ChunchengZuoj Lujuan Li， Yang Yang, Nan Li， Controllingelectroosmotic flow by polymer coating: a dissipative particle dynamics study,MicrofluidNanofluidj 2011，10，977-990)。以上研究表明微流道表面接枝聚合物刷可以增加電滲流，還未見抑制電滲流的報道。常用毛細管電泳分離抑制電滲的研究主要有:Milos V.Novotny等人通過在含有娃的毛細管壁上接枝中性聚合物涂層抑制電滲流(參見:Novotny et al.Suppression ofElectroosmosis with Hydrolytically Stable Coatings: United States, 5074982.[P].1991-12-24)。2010 年，R.J.Messinger 等人在《Physical Review Letters))中發表的《Suppression of Electro-Osmotic Flow by Surface Roughness》中，通過改變微流道表面的粗糙度的方法，達到了抑制電滲流的效果。Dolnlk等采用相似的方法，將不同聚合度的硼酸吸附到流道表面，可以有效抑制Zeta電動勢，從而達到抑制電滲流的目的(參見:Dolnik et al.Separation Medium for Capillary ElectrophoresisSuppressing Electroosmotic Flow in Bare Capillaries and Channels: UnitedStates, 2013/0001084 Al.[P], 2013-1-3)。上述方法的確能夠在一定程度上抑制電滲流，但是對微流道內材料表面改性及電場參數控制較為復雜，當外加電場改變時無法自動調節電滲流抑制程度。所以，目前亟需一種能夠自適應外加電場的有效抑制微流道內電滲流的微流控芯片。如果能夠行之有效的抑制電滲流，將對蛋白質分離、分析，DNA分離等應用領域起到重要的推動作用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，解決了現有技術存在的電滲流抑制方法操作困難、精確度低、對電場強度等方面要求苛刻等問題。本專利技術是一種自適應外加電場的有效抑制電滲流的微流控芯片，通過在微流道內表面接枝聚電解質刷抑制電滲流，具有精度高、可控性強和結構簡單等優點。本專利技術的上述目的通過以下技術方案實現: 在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，包括樣體進入單元、狹縫流道單元、樣體排出單元及驅動電場，所述樣體進入單元包括進樣池I及入口流道2，所述入口流道2兩端分別與進樣池I和狹縫流道3相連；所述狹縫流道單元包括狹縫流道3及聚電解質刷4，所述狹縫流道3兩端分別與入口流道2和出口流道5相連，所述狹縫流道3的流道表面帶有功能性基團，可以接枝聚電解質刷4，所述聚電解質刷4帶有陽離子，并可以通過物理吸附法或化學鍵合法接枝在狹縫流道3的流道表面；所述樣體排出單元包括出口流道5及廢液池6，所述出口流道5分別與狹縫流道3和廢液池6相連；所述驅動電場是在平行于狹縫流道3方向施加的均勻電場7。所述的入口流道2的長度4=15-10; ,寬度^ = 50 -200/^2。所述的狹縫流道3的長度I2 = 0.15 ~ 1.50勝2 ,寬度W2 =0.03 ~ 3.5鄉。所述的出口流道5的長度^ = 0.15~1.50臟，出口流道5的寬度=0.03~3.5辦。所述的狹縫流道3內表面材料為石墨烯、硅晶片、石英石、鋁、金、玻璃、天然橡膠、炭黑、環氧樹脂或聚二甲基硅氧烷。所述的用于修飾狹縫流道3表面的聚電解質刷4為帶有陽離子的聚電解質刷，具體為聚2-乙烯基吡啶、丁基橡膠、聚乙烯醇、聚乙烯基乙酸酯、甲基苯丙胺、丙烯酸樹脂、聚甲氧基乙醚、聚環氧乙烷、聚硫化環丙烷、聚4-甲氧基蘇合香稀、聚2-甲基-1-丙烯、聚1，3二氧戊環、聚異丁烯、聚a-烯烴、聚烷基乙烯基醚、聚三苯甲基正碳離子、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚N-乙烯基、聚甲本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，其特征在于：包括樣體進入單元、狹縫流道單元、樣體排出單元及驅動電場，所述樣體進入單元包括進樣池（1）及入口流道（2），所述入口流道（2）兩端分別與進樣池（1）和狹縫流道（3）相連；所述狹縫流道單元包括狹縫流道（3）及聚電解質刷（4），所述狹縫流道（3）兩端分別與入口流道（2）和出口流道（5）相連，所述狹縫流道（3）的流道表面帶有功能性基團，可以接枝聚電解質刷（4），所述聚電解質刷（4）帶有陽離子，并通過物理吸附法或化學鍵合法接枝在狹縫流道（3）的流道表面；所述樣體排出單元包括出口流道（5）及廢液池（6），所述出口流道（5）分別與狹縫流道（3）和廢液池（6）相連；所述驅動電場是在平行于狹縫流道（3）方向施加的均勻電場（7）。
【技術特征摘要】
1.一種在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，其特征在于:包括樣體進入單元、狹縫流道單元、樣體排出單元及驅動電場，所述樣體進入單元包括進樣池(I)及入口流道(2)，所述入口流道(2)兩端分別與進樣池(I)和狹縫流道(3)相連；所述狹縫流道單元包括狹縫流道(3 )及聚電解質刷(4 )，所述狹縫流道(3 )兩端分別與入口流道(2 )和出口流道(5)相連，所述狹縫流道(3)的流道表面帶有功能性基團，可以接枝聚電解質刷(4)，所述聚電解質刷(4)帶有陽離子，并通過物理吸附法或化學鍵合法接枝在狹縫流道(3)的流道表面；所述樣體排出單元包括出口流道(5)及廢液池(6)，所述出口流道(5)分別與狹縫流道(3 )和廢液池(6 )相連；所述驅動電場是在平行于狹縫流道(3 )方向施加的均勻電場(7 )。2.根據權利要求1所述的在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，其特征在于:所述的入口流道(2)的長度Z1 =1.5~ IOww，寬度^ = 50-200^;。3.根據權利要求1所述的在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，其特征在于:所述的狹縫流道(3)的長度4 = 0.15~1.5()_,寬度>11'2=0.(:|3~3.5_。4.根據權利要求1所述的在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，其特征在于:所述的出口流道(5)的長度13 = 0.15 1.50.，出口流道(5)的寬度 = 0.03 ~ ο5.根據權利要求1所述的在微流道表面接枝聚電解質刷抑制電滲流的微流控芯片，其特征在于:所述的狹縫流道(3)內表面材料為石墨...
【專利技術屬性】
技術研發人員：左雨欣，王國強，于影，左春檉，王祎睿，胡冬枚，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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