[实用新型]一种固相萃取微流控分析芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种固相萃取微流控分析芯片。具体为一种集成原位聚合分子印迹固相萃取微型整体柱的微流控分析芯片，该分析芯片系统能实现样品的在线预处理、进样、分离和检测功能的集成化。

背景技术

微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems，μ-TAS)是在微型化的基础上实现全部分析过程的集成化，把整个化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在芯片实验室上，具有集成化、微缩化、自动化的特点，能够极大地减少样品和试剂消耗量、缩短分析时间、节约分析成本、提高分析效率。相关的研究大多集中在分离、检测、混合和反应等方面，关于如何在芯片上实现样品前处理，特别是复杂基质样品中痕量待测成分预处理分离富集的研究还相对比较薄弱。其中固相萃取预处理芯片因具有微型化和在线处理等优势，倍受青睐。文献报道的微流控芯片上的固相萃取主要有开口管柱、填充柱和整体柱。其中，开口管柱通过化学键合、交联、物理吸附等作用，把具有高度亲和性的固定相结合在微通道内壁而制成，制备相对较为简单，为空心结构，柱压小，但其固定相仅通道壁表面一层，有效表面积很小，制约了负载容量，难以获得高富集效率。填充柱通过将固定相填充于微通道中制得，与开口管柱相比，具有表面积大、负载容量大的优点，从而一定程度上提高了富集效率，还可灵活更换固定相以适应不同组分的分析。其关键技术是在填充柱端制作固定填料微粒的柱塞，填充柱制备的是否均匀与稳定将影响富集效果，固定相的装填增加了操作的复杂性，不易与后续功能芯片集成。相对而言，整体柱具有制备容易、重现性好、固定相比表面积大、负载容量比填充柱高3-5个数量级，机械强度高、液流阻力小的优点，可使用很高的流速，能在短时间内实现大体积极稀试样溶液的富集。

目前报道的微流控芯片固相萃取整体柱主要有芯片外整体柱和芯片上整体柱。芯片外整体柱通过接口与微芯片联用，集成度相对较差，需设计合适的微接口以减小死体积影响。芯片上固相萃取整体柱提高整个系统的集成度，消除芯片外固相萃取接口带来的死体积，避免脱线处理过程以及可能引起的试样损失和污染等问题，特别是原位聚合反应制备芯片上集成固相萃取整体柱，具有制备容易、整体柱种类多样和性质可控、性能优良等优点。然而，固相萃取填充材料(如C₈、C₁₈、离子交换树脂等)选择性不强，萃取和洗脱条件苛刻，在富集分析物的同时，也富集大量基体和干扰物质，导致洗脱液中仍含有基体和杂质，干扰后续分析。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种工艺简单、成本低廉、性能可控、预处理效果好、集成化程度高的分子印迹固相萃取微流控分析芯片，实现样品前处理、进样、分离、检测功能的集成。

微全分析系统由芯片、液流驱动系统和检测系统组成。本实用新型将芯片的盖片或基片设计成合适厚度的膜片，在芯片基片上刻蚀有微形通道和液池凹槽，将固相萃取柱活化溶剂、样品溶液、净化溶剂以及洗脱溶剂的引入口，样品溶液引入通道、固相萃取柱微通道、废液导出口、样品进样池、样品废液池、缓冲液池和分离通道设置于芯片上。在芯片上集成原位聚合分子印迹固相萃取微型整体柱。原位聚合反应溶液的引入，废液的导出，前处理步骤的溶液(包括固相萃取柱活化溶剂、样品溶液、净化溶剂、洗脱溶剂)由微型注射泵和真空泵驱动，样品经过预处理洗脱后进入进样池，采用电迁移进样后，进行电泳分离。芯片盖片叠放于非接触电导检测电极之上，紧贴检测电极，以实现电泳分离信号的实时检测，得到分离谱图。

下面对本实用新型作详细的描述。

本实用新型固相萃取微流控分析芯片，包括基片和盖片，其特征在于，在芯片基片上刻蚀有固相萃取微通道、分离通道、进样通道和液池凹槽，设置有固相萃取柱活化溶剂、样品溶液、净化溶剂以及洗脱溶剂的引入口，样品引入通道、固相萃取柱微通道、废液导出口、样品进样池、样品废液池、缓冲液池和分离通道。

基片和盖片的材料可以用玻璃或高分子聚合材料，如聚二甲基硅氧烷等。基片与盖片的键合，可用的加热、光照等键合方法。

本实用新型的芯片盖片为薄膜片，厚度为0.1～1.1mm。固相萃取微通道长30-40mm，宽1-2mm，深200-300μm，固相萃取微型整体柱两端设置的微通道长1-2mm，宽50-100μm，深50-100μm，其它通道也均宽50-100μm，深50-100μm。