利用毛细作用形成液滴序列的进样方法的研究
作者： 林荣生
来源：《科技资讯》 2011年第27期
林荣生
(厦门华厦职业技术学院食品药品课程教学部 福建厦门 361024)
摘 要:本文提出一种利用毛细作用在微流控芯片或毛细管内形成液滴序列的新方法,利用毛细作用在微通道内形成有机相间隔的水相液滴。本方法操作简便,不需其他复杂或者昂贵的驱动方法,极大地降低了操作难度和使用成本,对于基于液滴的分析和检测具有显著的意义。
关键词:微流控芯片 毛细管 毛细作用 液滴 进样
中图分类号:O652 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(c)-0003-02
微流控芯片自从Manz首次提出以来[1],已得到快速发展并应用到各个领域[2,3],实现分析设备的微型化和便携化。近期在微流控芯片内进行液滴序列的形成、操纵和分析已引起了广泛的关注,单个液滴作为一
个微小的反应器,具有高通量和高内涵分析的能力,但较难形成含有不同组成的液滴序列。方群等提出一种利用毛细管作为接口形成液滴序列的新方法,可以形成任意组成的液滴序列[4],但需要高精密的注射泵进行驱动。本文提出一种产生液滴序列的简单方法,利用毛细作用进行液流的驱动,实现有机相间隔的水相液滴序列的形成。
1 实验部分
1．1 试剂与仪器
二氯二甲基硅烷购自国药集团化学试剂有限公司,丙醇、丁醇、戊醇和己醇购自汕头市西陇化工厂有限公司,点样毛细管购自上海欣鹏玻璃仪器有限公司。
XTL－165型体式显微镜(江西凤凰光学),步进电极及其控制系统(东莞航宇数控自动化设备有限公司)和DHG－9075A型鼓风干燥箱(上海齐鹏科学仪器有限公司)。
透明英语 1．2 实验过程
(1)点样毛细管的表面处理。先将毛细管依次使用10％的NaOH溶液和Piranha溶液(此溶液危险,使用时注意安全)进行清洗;然后将清洗后的毛细管浸泡在20％的二氯二甲基硅烷的己醇溶液中1个小时,对毛细管的内外壁进行表面处理;清洗干净后将毛细管放置在110℃的烘箱中1个小时,完成表面处理过程。
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(2)基于毛细作用的液滴进样。如图1所示搭建进样平台,在步进电机转轴上安装一圆形盘片,在盘片表面粘贴末端开口的小试管。将毛细管安装在一水平平台上,并插入到小试管的末端开口内。将小试管间隔装满有机相和水相。当步进电机以一定的转速转动时,有机相和水相会由于毛细作用依次进入到毛细管中,形成“有机相－水相－有机相－水相－有机相”的序列,其中有机相作为载流,水相形成载流中的间隔液滴。
2 结果与讨论
2．1 有机相载流的选择
作为水相液滴的载流,有机相必须不能与水相混溶,随着醇分子碳链的增加,醇在水相中的溶解度依次减小。其中甲醇、乙醇和丙醇在水里有比较大的溶解度,能与水相发生混溶,所以不予考虑。对于庚醇及碳链更长的醇类,在实际使用中很不常见,所以主要使用丁醇、戊醇和己醇。这三种醇在水中的溶解度分别为7.7%、1.7%和0.6%,极性逐渐降低,更容易与水相形成稳定的两相界面。
同时根据水相中溶解的溶质在不同有机相存在的情况下的分配进行的对比。图2中的a、b和c分别是几种不同的食用色素(巧克力棕、苋菜红、果绿和亮蓝)在丁醇、戊醇和己醇中的分布。可以看出丁醇由于极性较大,相对有较多的色素扩散并溶解在有机相中;戊醇极性较低,有一定的色素溶解在戊醇中,但
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颜色已经变浅许多;而己醇由于极性最小,几乎没有色素溶解在己醇中。在毛细管内形成液滴序列后,同样有较多的色素扩散到丁醇载流中,而戊醇载流中的颜色变浅很多,而在己醇载流中,则几乎看不到色素的颜色。所以选择己醇作为液滴的有机相载流。
2．2 毛细管内壁性质的影响
经过表面处理的毛细管内壁疏水,在进样时会先进有机相,所形成的有机相载流为凹面,而水相液滴为凸液面,形成有机相载流种的水相液滴。而未经表面处理的毛细管内壁亲水,在进样时会先进水相,所形成的两相界面水相两侧为凹面,而有机相两侧为凸液面,形成水相载流中的有机相液滴。而且未经处理的毛细管内壁亲水,水相中的溶质会残留在内壁上,造成液滴间的交叉污染。经过表面处理后,水相液滴会被相邻的有机相以及残留在内壁上的有机相包裹起来从而形成密闭体系,避免了液滴间的交叉污染。
2．3 毛细管内径的选择
实验所用的毛细管内径分别为100μm、200μm、300μm和400μm。在毛细作用进样过程中,随着时间的延续,进样量(即液滴的长度)呈逐渐减小的趋势。在300μm毛细管进样末期、400μm毛细管进样中期开始,由于内径相对较大,水相液滴在载流中呈悬浮液滴的形式在载流中前后移动,从而和相邻液滴混合,导致液滴间的交叉混合。因此,内径大于300μm的毛细管不适合作为毛细进样的选择,100μm和200μm内径的毛细管进样效果较好。发红包的祝福语
3 结语
本文提出一种利用毛细作用在毛细管内形成液滴序列的新方法,对相关的影响因素进行了考察,实现了有机相载流间隔的水相液滴序列。本方法操作简便、成本低廉、降低了形成液滴序列的难度和成本,对于基于微流控芯片和毛细管的分析方法的研究具有一定的意义。
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参考文献
社区矫正人员思想汇报刑法修正案九 [1]Manz,A.Graber,N.Widmer,H.M. Sens.Actuators,B,1990,1,244～248.
[2]Dittrich,P.S.Manz,A.Nature Reviews Drug Discovery,2006,5,211～218.
[3]Huang,B.Wu,H.Bhaya, D.Grossman, A.Granier,S.Kobilka,B.K.Zare, R. N.Science,2007,315,81～84.
[4]Du,W.B.Fang;Q.Fang,Z.L.Anal. Chem.2006,78,6404～6410.
