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毛细管电泳芯片

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陈缵光-毛细管电泳和微流控芯片-原理-仪器-应用20090622

陈缵光-毛细管电泳和微流控芯片-原理-仪器-应用20090622

毛细管电泳与微流控芯片原理·仪器·药物分析中应用陈缵光中山大学药学院Prof Chen Zuan-guang,PhD Tel:135****9017****************药物分析前沿技术人类基因组计划的提前完成，毛细管电泳技术起了至关重要的作用。

毛细管电泳经过二十年的发展，理论、方法、仪器已比较完善，在各学科领域得到了广泛应用。

被认为是二十世纪九十年代最重要的分析方法之一。

微流控芯片技术，将采样、预处理、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上进行，具有分析速度快、信息量大、试剂消耗量少、污染少、进样量少、操作费用低、仪器体积小等特点。

目前的微流控芯片，主要为芯片毛细管电泳。

前言主要内容毛细管电泳4321原理仪器在药物分析中的应用在临床化学中的应用2仪器3在药物分析中的应用4在临床化学中的应用1原理微流控芯片Capillary Electrophoresis （CE ）指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和分配行为等差异而实现高效、快速分离的一种电泳新技术。

毛细管电泳方法特点●高效柱效几十万至上千万理论板数／米●快速分析时间不超过30分钟●微量进样微升级，消耗纳升级●应用广无机、有机离子、生物大分子至整个细胞●自动化计算机程序化控制●成本低、污染少运行的缓冲溶液仅几毫升HV 高压电源( 0–30kV); C 毛细管; E 缓冲液槽; Pt 铂电极; D 检测器; S 样品; DA 数据采集系统一个高压源一根毛细管一个检测器两个缓冲液瓶一台计算机Signal sourceDetectorSignal基本装置主要内容毛细管电泳4321原理仪器在药物分析中的应用在临床化学中的应用2仪器3在药物分析中的应用4在临床化学中的应用1原理微流控芯片pH>2.5的碱性或弱酸性的溶液中，毛细管内表面Si-OH 基电离而带负电荷，固-液介面形成双电层, 溶液表面带正电1毛细管电泳原理在电场作用下,溶液表面正电荷带动溶液整体移动, 形成电渗流－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－电渗（electroosmotic ）液体相对于带电的管壁移动的现象。

毛细管电泳原理

毛细管电泳原理


01
02
03
蛋白质分离
毛细管电泳可以用于分离 蛋白质，如血红蛋白、免 疫球蛋白等，有助于研究 蛋白质结构和功能。
DNA分析
毛细管电泳可用于DNA片 段的分离和检测，如基因 突变、DNA序列分析等， 有助于遗传学研究和诊断。
药物筛选
毛细管电泳可用于药物筛 选，如新药开发、药物代 谢产物分析等，有助于药 物设计和优化。
电解质浓度。
电极材料与处理
电极材料
毛细管电泳中的电极通常由不锈钢、 金或铂金制成。不同材料对电解质的 响应不同，因此需要根据实验需求选 择适当的电极材料。
电极处理
电极在使用前需要进行适当的处理， 如抛光、清洗和镀膜等。这些处理步 骤可以确保电极表面的光洁度和活性 ，从而提高实验的准确性和稳定性。
检测方法与仪器
在环境监测领域的应用
污染物分析
毛细管电泳可以用于分析水、土 壤、空气中的污染物，如重金属、
农药残留等，有助于环境监测和 保护。
有机物分离
毛细管电泳可用于分离有机化合物， 如多环芳烃、酚类物质等，有助于 了解有机污染物的来源和分布。
放射性同位素分析
毛细管电泳可用于放射性同位素的 分析，如铀、钚等，有助于核工业 和核废料处理的安全管理。
微流控芯片毛细管电泳
总结词
微流控芯片毛细管电泳是一种将微流控 技术与毛细管电泳相结合的技术，利用 微通道网络进行高效、快速的分离分析 。
VS
详细描述
微流控芯片毛细管电泳的原理基于微流体 力学和电泳分离原理，通过在芯片上集成 微通道网络，实现样品在微通道内的快速 混合、分离和检测。该技术具有高效、快 速、高灵敏度等优点。
检测方法
毛细管电泳实验中，常用的检测方法 包括紫外-可见光谱法、荧光光谱法、 电化学法和质谱法等。这些方法可以 根据实验需求选择，以获得最佳的检 测效果。
毛细管电泳三种前沿应用的简介

毛细管电泳三种前沿应用的简介


二.2 CE-MS接口技术的研究进展
接口技术是实现CE-MS联用的关键所在。近 几年来,关于CE-MS方法学的研究主要是关于新接 口技术。该技术的研究使得CE-MS的联用更加方 便, 效率更高。现主要分为： • CE-ESI-MS接口技术 • CE-ICP-MS接口技术
CE-ESI-MS接口技术
二. 毛细管电泳-质谱联用技术
二.1 CE-MS技术简介 二.2 CE-MS接口技术的研究进展 二.3 CE-MS的应用及其进展 二.4 小结
二.1 CE-MS技术简介
自1987年首次提出CE-MS联用方法以来, CEMS作为具有高分离效率和高灵敏度的方法, 其应用 受到了广泛关注, 并在过去的20年得到了迅速发展。 CE的一些常用分离模式, 如毛细管区带电泳(CZE)、 胶束电动色谱(MEKC)、毛细管电色谱(CEC)等,都 在CE-MS中得到了应用。CE-MS联用分为在线联 用和离线联用两种方式。CE-MS离线联用的关键 是对已分离样品的有效收集;而且与离线联用相比, CE-MS在线联用具有样品损失少、自动化程度高、 分析速度快等优点,其应用要比离线联用广泛得多。
一.4 小结
CE-ECL联用技术以及该技术在分析化学、生物分析 化学等领域的应用取得了重要的进展。它可用于对具有化 学发光响应的药物制剂及药物在生物体内的代谢物进行分 析, 为药物的分析提供灵敏的检测手段。今后对该技术的 研究工作可能会围绕以下几方面展开: (1)共反应剂与吡啶 钌电化学发光共反应机理研究。对共反应机理的进一步研 究,有利于提高电化学发光的选择性和灵敏度,同时拓展该 技术的应用范围。(2)新的电化学发光共反应剂的研究开发； (3)CE-ECL技术新应用。CE-ECL技术在众多领域的应用 所带来的潜在价值, 已引起了人们的广泛关注；(4)高通量 CE-ECL分析体系的研究与开发。
毛细管电泳技术在基因分析中的应用研究

毛细管电泳技术在基因分析中的应用研究

毛细管电泳技术在基因分析中的应用研究前言近年来，科学技术的发展迅猛，其中毛细管电泳技术在基因分析方面的应用日益广泛。

毛细管电泳技术以其高灵敏度、高分辨率、高效能和适用于多样化样品等特点，在DNA测序、基因检测等方面表现出色，成为基因分析研究的重要手段之一。

一、毛细管电泳技术概述毛细管电泳技术是将分离物从毛细管的一端注入，经过电场的作用沿毛细管内壁移动，最终在另一端分离出来的技术。

毛细管电泳技术包括手性毛细管电泳、凝胶毛细管电泳、开放式毛细管电泳、可逆微波加热毛细管电泳等多种方法。

在基因分析方面，凝胶毛细管电泳是比较常见的一种方法，主要通过毛细管内填入凝胶或聚丙烯酰胺等凝胶物质作为固定相来进行分析。

二、毛细管电泳技术在DNA测序中的应用DNA测序是分子生物学中重要的技术，毛细管电泳技术对其有重要的促进作用。

毛细管电泳技术分离范围宽、分辨率高，还可以进行自动化操作。

使用垂直毛细管电泳仪进行DNA测序，可以使多少达到每日3万个样品。

其主要优点是可以通过电泳移动时间确定DNA序列，并且可以自动化进行操作，提高了工作效率和准确度。

三、毛细管电泳技术在基因检测中的应用毛细管电泳技术在基因检测方面的应用非常广泛，其检测方法简便、鉴定准确、速度快等特点受到广泛关注。

在基因检测方面，毛细管电泳技术的应用范围很广，在遗传病、肿瘤基因、传染病等方面都可使用。

常见的应用包括RFLP法、SSCP法、PCR-SSCP法、PCR-RFLP法等等，还可以结合DNA芯片技术实现高通量检测。

四、毛细管电泳技术在其他领域中的应用毛细管电泳技术不仅在基因分析领域中有广泛应用，也被应用在药物代谢学、生物化学、环境科学等领域。

例如毛细管电泳技术可以用于药物分析中的手性分离、环境监测中的污染物检测、食品安全领域中的食品检测等。

结语毛细管电泳技术在基因分析中的应用是当今生命科学领域研究的重要手段之一。

毛细管电泳技术具有高灵敏度、高分辨率、高效能及适用于多样化样品等特点，使之成为当前研究中的一项重要工具。

芯片毛细管电泳技术

芯片毛细管电泳技术


Tankertanker Design
4.4 在其他微生物鉴定及 分型中的应用
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• HPCE 技术已经用于支原体 (MP) 感染的实验室 诊断。 • CE/PCR 技术显示出很高的特异性和灵敏度。各 种研究已经把支原体肺炎的 PCR 和血清学诊断 作了比较，前者在速度，灵敏度(80.6%) 和特异 性 (89.3%) 方面都优于血清学诊断。
Tankertanker Design
五、毛细管电泳技术发展的展望
Tankertanker Design
• 另外，各种检测方法的联合应用和嫁接也是毛细 管电泳发展的一个方向。CE-MS和 CE-NMR都是成 功的例子。Eelin L.Lim等将定量 PCR(QPCR) 与连续 变性毛细管电泳 (CDCE)结合甚至可以实现对 DNA 的定量分析。 • 总之，随着 CE 本身技术的不断发展，集成度的不 断提高，将为实验室带来革命性的变化，从而有 助于实现缩微芯片实验室的构建。
Tankertanker Design
4.3 在病毒鉴定与分型中的应用
Tankertanker Design
• 对单纯疱疹病毒 (HSV) 性脑炎的早期诊断。 • Grassi M 等使用RT-PCR与区带毛细管电泳 (CZE)联用研究经血液透析的慢性病人持 续性G 肝炎病毒(HGV) 感染与非甲非乙型 慢性肝炎之间的关系。 • Doglio A 等用CE 对PCR 扩增的 cDNA 产物 直接循环测序的方法，对丙型肝炎病毒 (HCV)进行快速基因分型。 • Gong X 等 还把阵列毛细管电泳(CAE)用于 基因分型和HIV-I的诊断。
Tankertanker Design
4.1.5 荧光毛细管电泳还用于空肠弯曲菌空肠亚种的 鉴定以及爆发株和引起散在发病的菌株指纹图分析
毛细管技术

毛细管技术

大。

（1）高效塔板数目在105-106 片/m 间，当采用CGE 时
系统和数据处理系统。

定性，pH在4-10之间，硅醇基的解离
间过短，峰面积太小，分析误差
作用力的协同作用。

这种相
5）某些质谱技术可以给出多电荷离子，对分析大分子如糖
芯片和微流控分析芯片）。

1994年始，美国橡树岭国家实验室Ramsey等在M
药物合成中带入的杂质和药物的降解产物通常与药物有相似
向和课题。

可喜的是，这方面的工作已开始启动，CE一HPLC、CE一MS联用己取得高效率、高质量的分析成果。

经过科学工作者的不懈努力，一个药物分析领域的新技术快速发展时期即将到来。

毛细管电泳技术及应用

毛细管电泳技术及应用

蛋白质分离
毛细管电泳技术能够高效分离蛋白质 ，包括白蛋白、球蛋白、酶等，为生 物制药、蛋白质组学等领域提供有力 支持。
DNA和RNA分析
毛细管电泳可用于分析DNA和RNA片 段，在基因诊断、基因工程和生物信 息学等领域有广泛应用。
药物分析
药物成分分离
毛细管电泳能够分离和检测药物中的有效成分和杂质，有助于药物质量控制和研发。
仪器设备与操作
仪器设备
包括高压电源、进样系统、毛细管、检测器和数据采集系统等部分。
操作步骤
首先将样品注入毛细管一端，然后施加电压使带电粒子在电场中移动，同时通 过检测器对分离出的粒子进行检测，最后通过数据采集系统记录数据并进行分 析。
02
毛细管电泳的分离模式
区带电泳
总结词
区带电泳是毛细管电泳中最简单的一种形式，其原理是将样 品加在毛细管的一端，然后施加电压，使样品在电场的作用 下进行分离。
详细描述
在区带电泳中，样品在毛细管中形成一色带，由于不同组分 在电场中的迁移率不同，因此会以不同的速度向另一端移动 ，从而实现分离。这种分离模式适用于简单样品，如氨基酸 、肽和蛋白质等。
胶束电动色谱
总结词
胶束电动色谱是在毛细管电泳中加入一种称为表面活性剂的物质，使溶液的离子 强度和粘度发生变化，从而影响离子的迁移率。
要点二
血液中成分分析
通过毛细管电泳技术，可以分析血液中的离子、小分子和 蛋白质等成分，为临床诊断和治疗提供依据。
04
毛细管电泳技术的优缺点
优点
高分离效率
毛细管电泳技术利用电场对带电粒子的作用力，使其在毛 细管中分离，具有极高的分离效率，特别适合于复杂样品 的分离。
高灵敏度
毛细管电泳技术结合了多种检测手段，如紫外-可见光谱 、荧光光谱等，可以实现高灵敏度的检测，有利于痕量物 质的检测。
毛细管电泳法

毛细管电泳法

电极槽和毛细管内的溶液为缓冲液，可以加入有机溶剂作为改性剂，以及加入表面活性剂，称作运行缓冲液。 运行缓冲液使用前应脱气。电泳谱中各成分的出峰时间称迁移时间。胶束电动毛细管色谱中的胶束相当于液相色 谱的固定相，但它在毛细管内随电渗流迁移，故容量因子为无穷大的成分最终也随胶束流出。其他各种参数都与 液相色谱所用的相同。
此外，还有一类基于芯片的二维分离系统主要应用于蛋白质酶解物的分离分析。
除上述分离模式外，芯片自由流电泳也是芯片电泳分离蛋白质的重要方法。芯片自由流电泳是指在芯片中通 过外加电场使样品随缓冲液连续流动的同时沿电场方向进行电迁移，从而按照电泳淌度不同实现分离的电泳分离 模式。Raymond等采用芯片自由流电泳模式分离了人血清蛋白、缓激肽和核糖核酸酶A，其分离长度为3.1 cm，流 出时间为62 S。Kobayashi等采用自由流电泳的分离模式在一个体积为56.5 mm×35 mm×30 mm的微分离室 (60uL)中实现了持续的蛋白质分离，并用羟丙基甲基纤维素涂覆来抑制蛋白质吸附，在25 min内有效分离了细胞 色素C和肌红蛋白。最近，Kohl．heyer等H 3。制作了一种自由流等电聚焦分离蛋白质的玻璃芯片，成功地将人 血清白蛋白(pI=4.4)与等电聚焦标记物(pH 3和9)分离。
仪器要求
所用的仪器为毛细管电泳仪。正文中凡采用毛细管电泳法测定的品种，其所规定的测定参数，除分析模式、 检测方法(如紫外光吸收或荧光检测器的波长、电化学检测器的外加电位等)应按照该品种项下的规定外，其他参 数如毛细管内径、长度、缓冲液的pH值、浓度、改性剂添加量、运行电压或电流的大小、运行的时间长短、毛细 管的温度等，均可参考该品种项下规定的数据，根据所用仪器的条件和预试验的结果，进行必要的调整。
检测方法
毛细管电泳通常用到的检测方法有吸收光谱，荧光光谱，热镜，拉曼光谱，质谱和电化学方法。
毛细管电泳技术在检测分析中的应用

毛细管电泳技术在检测分析中的应用

2011-12-31 毛细管电泳技术及其在检测分析中的应用分析化学毛细管电泳技术及其在检测分析中的应用摘要：毛细管电泳技术(CE)作为现今一种主要的分析技术，凭借其高效、灵敏、快速、设备简单、广泛适用性等特点，广泛应用于各个领域。

本文简要概述了CE技术的原理及特点，并简述了它在环境分析、食品分析、药物分析、生物大分子分析等各个领域的应用。

关键词：毛细管电泳；分析；应用1.毛细管电泳技术简介1.1 产生与发展毛细管电泳技术（Capillary Electrophoresis, CE）是一种在电泳技术的基础上发展的一种现代分离技术。

电泳技术作为一种分离技术已有近百年历史，1937 年A.Tiselius首先提出：传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热。

1967年，Hjerten最先提出了毛细管电泳的雏形，即在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳。

但他并没有完全克服传统电泳的弊端。

直至1981年Jorgenson和Lukacs提出在75μm内径毛细管柱内用高电压进行分离, 这时现代毛细管电泳技术真正产生。

1984 年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支：胶束电动毛细管色谱（MEKC）。

1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。

同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。

近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。

毛细管电泳技术兼有高压电泳及高效液相色谱等优点，其突出特点是：（1）所需样品量少、仪器简单、操作简便。

（2）分析速度快，分离效率高，分辨率高，灵敏度高。

（3）操作模式多，开发分析方法容易。

（4）实验成本低，消耗少。

（5）应用范围极广。

自1988年出现了第一批毛细管电泳商品仪器，短短几年内, 由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求,得到了迅速的发展。

生物芯片技术

生物芯片技术

生物芯片生物芯片技术是近年来兴起的一项综合性的高新技术，它以微机电系统技术和生物技术为依托，将生命科学研究中的许多不连续过程（如样品制备、生化反应、检测等步骤）集成并移植到一块普通邮票大小的芯片上去，并使这些分散的过程连续化、微型化，以实现对大量生物信息进行快速、并行处理的要求。

生物芯片概念的提出受到了计算机芯片的启发。

狭义的生物芯片是指包埋在固相载体（如硅片、玻璃和塑料等）上的高密度ＤＮＡ、蛋白质、细胞等微阵列芯片，如ｃＤＮＡ微阵列、寡核苷酸微阵列和蛋白质微阵列等。

这些微阵列由生物活性物质以点阵的形式有序地固定在固相载体上形成。

在一定的条件下进行生化反应，将反应结果用化学荧光法、酶标法、电化学法显示，然后用专用的生物芯片扫描仪或电子信号检测仪采集数据，最后通过专门的计算机软件进行数据分析。

广义的生物芯片是指任何能对生物分子进行快速并行处理和分析的微型固体薄型器件。

自从１９９１年福多尔等人提出ＤＮＡ芯片至今，以ＤＮＡ芯片为代表的生物芯片技术已经得到了快速的发展。

目前生物芯片技术除了ＤＮＡ芯片技术外，还包括免疫芯片分析技术、芯片核酸扩增技术、细胞芯片分析技术和以芯片为平台的高通量药物筛选技术等。

这些新兴技术的出现将为生命科学研究、疾病诊断与治疗、新药开发、国防、司法鉴定、食品卫生检验、航空航天等领域带来一场革命。

正是由于生物芯片技术的飞速发展，美国科学促进协会将其评为１９９８年科技十大突破之一。

样品制备芯片生物样品往往是复杂的混合物，在大多数情况下需要先对生物样品进行预处理，即样品制备。

以核酸样品制备为例，它包括了细胞分离、破胞、脱蛋白、提取ＤＮＡ等多步工作。

这些工作可以在样品制备芯片上完成。

目前在细胞分离方法上较突出的有过滤分离和介电电泳分离等；芯片中的破胞方法有芯片升温破胞、高压脉冲破胞以及化学破胞等。

过滤分离芯片过滤分离即根据生物颗粒的尺寸差异进行分离。

针对人白细胞的分离，１９９８年美国宾夕法尼亚大学的研究小组研究出了一种芯片微过滤法。

高级卫生专业资格正高副高临床医学检验临床免疫技术专业资格(正50)_真题-无答案53

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高级卫生专业资格（正高副高）临床医学检验临床免疫技术专业资格(正高副高)模拟题2021年(50)(总分99.XX02,考试时间120分钟)A1/A2题型1. 落射式荧光显微镜的吸收滤片应安装在A. 激发滤片与分色镜之间B. 物镜与分色镜之间C. 光源与激发滤片之间D. 分色镜与目镜之间E. 物镜与载玻片之间2. 人们需要观察立体感很强的细胞内的三度（维）空间的微细结构，需要技术A. 光镜技术B. 透射电镜C. 扫描电镜D. 超高压透射电镜E. 免疫荧光镜技术3. 当显微镜的目镜为10X，物镜为10X时，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞。

若目镜不变，物镜换成40X时，则在视野中可看到这行细胞中的A. 2个B. 4个C. 16个D. 32个E. 64个4. 关于透射式电镜，下列哪项叙述是错误的A. 由德国科学家Ruska等发明B. 以电子束作为光源C. 电子透过标本后在荧光屏上成像D. 分辨率较高E. 适于观察细胞的外观形貌5. 沉降系数与样品颗粒的质量或密度的关系，下列叙述中正确的是A. 质量和密度越大，沉降系数越大B. 质量越小，沉降系数越大C. 质量或密度与沉降系数无关D. 密度越大，沉降系数越小E. 质量和密度越小，沉降系数越大6. 单位离心力场下的沉降速度是指A. 向心速度B. 离心速度C. 沉降系数D. 上浮速度E. 下沉速度7. 当物体所受外力小于圆周运动所需要的向心力时，物体将作A. 向心运动B. 匀速圆周运动C. 离心运动D. 变速圆周运动E. 保持不动8. 速率区带法要求样品粒子的密度与梯度液柱中任一点密度的关系必须是A. 大于B. 大于等于C. 等于D. 小于等于E. 小于9. 钨灯是常用的光源之一，它所产生的光具有的特点是A. 连续光谱、蓝光少、远红外光多、热量多B. 主要是紫外光C. 波长为550nm～620nm、高光强D. 589nm单色光、高光强E. 锐线光谱10. 质量浓度为0.1g／mL的Mg在某原子吸收光谱仪上测定时，得吸光度为0.21．结果表明该元素在此条件下的1%吸收灵敏度为A. 0.0000783B. 0.562C. 0.00244D. 0.00783E. 0.0048811. 空心阴极灯中对发射线半宽度影响最大的因素是A. 阴极材料B. 阳极材料C. 内充气体D. 灯电流E. 灯电压12. 原子吸收光谱仪与原子发射光谱仪在结构上的不同之处是A. 透镜B. 单色器C. 光电倍增管D. 原子化器E. 检测器13. 气相色谱系统的核心是A. 温度控制B. 流动相C. 气路D. 载气纯度E. 分析柱14. 在气液色谱法中，为了改变色谱柱的选择性，下述可进行的操作是A. 改变载气的种类B. 改变载气的速度C. 色谱柱的长度D. 改变固定液的种类E. 改变色谱柱的内径15. 下述什么参数的改变会引起相对保留值的增加A. 改变柱长B. 流动相流量增加C. 降低柱温D. 流动相速度降低E. 提高柱温16. 利用毛细管电泳芯片技术，整个分离过程完成的时间是A. 10s以内B. 20s以内C. 30s以内D. 45s以内E. 60s以内17. 电泳时对支持物的一般要求除不溶于溶液、结构均一而稳定外，还应具备A. 导电、不带电荷、没有电渗、热传导度小B. 不导电、不带电荷、没有电渗、热传导度大C. 不导电、带电荷、有电渗、热传导度大D. 导电、不带电荷、有电渗、热传导度大E. 导电、带电荷、有电渗、热传导度小18. 毛细管电泳的特点A. 容易自动化，操作繁杂，环境污染小B. 容易自动化，操作简便，环境污染大C. 容易自动化，操作繁杂，环境污染大D. 不易自动化，操作简便，环境污染小E. 容易自动化，操作简便，环境污染小19. 透射电镜的反差取决于样品对的散射能力A. 二次电子B. 入射电子C. 样品质量厚度D. 样品重量E. 样品性质20. 关于光学显微镜的使用，下列有误的是A. 用显微镜观察标本时，应双眼同睁B. 按照从低倍镜到高倍镜再到油镜的顺序进行标本的观察C. 使用油镜时，需在标本上滴上镜油D. 使用油镜时，需将聚光器降至最低，光圈关至最小E. 使用油镜时，不可一边在目镜中观察，一边上升载物台21. 下面对透射电镜描述不正确的是A. 利用泛光式电子束和透射电子成像B. 观察细胞内部超微结构C. 发展最早D. 性能最完善E. 景深长、图像立体感强22. 扫描电镜的反差是由决定的A. 二次电子产率B. 反射电子产率C. 吸收电子产率D. 俄歇电子产率E. 特征X射线产率23. 分离细胞内不同细胞器的主要技术是A. 显微镜技术B. 电镜技术C. 离心技术D. 电泳技术E. 放射自显影技术24. 等密度区带离心法对样品进行分离和纯化主要是利用不同的A. 质量B. 密度C. 沉降系数D. 体积E. 分子大小25. 在梯度液中不同沉降速度的粒子处于不同的密度梯度层内形成几条分开的样品区带，达到彼此分离的目的，这种方法是A. 差速离心法B. 密度梯度离心法C. 速率区带离心法D. 等密度区带离心法E. 分析离心法26. 在介质中，由于微粒的热运动而产生的质量迁移现象，主要是由于密度差引起的，这种现象称为A. 数量极移动B. 扩散现象C. 细胞悬浮D. 分离沉降E. 重力场作用27. 分子光谱的产生是由于A. 电子的发射B. 电子相对于原子核的运动以及核间相对位移引起的振动和转动C. 质子的运动D. 离子的运动E. 分子的运动28. 原子吸收光谱法是基于吸光度与待测元素的含量成正比而进行分析检测的，即气态原子对光的吸收符合A. 多普勒效应B. 光电效应C. 朗伯－比尔定律D. 乳剂特性曲线E. 波粒二象性29. 与火焰原子吸收法相比，石墨炉原子吸收法的特点有A. 灵敏度低但重现性好B. 基体效应大但重现性好C. 样品量大但检出限低D. 物理干扰多但原子化效率高E. 物理干扰多但原子化效率低30. 下列有关双波长光度分析的说法中，不正确的是A. 若合理选择波长，可获得待测组份和参比组份的吸光度差ΔA，能有效地扣除待测成份以外的背景吸收B. 可有效扣除混浊溶液背景吸收C. 由于记录的是两个波长信号的信号差，因此不受光源电压和外部电源变化的影响D. 可用于追踪化学反应E. 用于计算的吸光度为两个波长下测得的吸光度之差31. 原子吸收分光光度计的主要部件有光源、单色器、检测器和A. 电感耦合等离子体B. 空心阴极灯C. 原子化器D. 辐射源E. 钨灯32. 对液相色谱仪溶剂输送系统的要求主要是A. 宽的流速范围，并能适于指定的溶剂B. 宽的入口压力范围，并能适于所有的溶剂C. 宽的流速范围和窄的入口压力范围D. 窄的流速范围和宽的入口压力范围E. 流速和入口压力范围能适应固定的溶剂33. 下面描述中不正确的是A. 气相色谱仪只能分析气态样品B. 液相色谱仪可以分析液态样品C. 色谱仪要求的样品必须是混合物D. 气相色谱仪也能分析液态样品E. 色谱仪不适用于单一组分的样品34. 气相色谱分析中，在色谱柱选定以后，首先考虑的色谱条件是A. 载气流速B. 柱温D. 载气压力E. 进样器的温度35. 电泳法分离蛋白质时，缓冲液的离子强度的一般要求是A. 0.01～0.05B. 0.02～0.1C. 0.02～0.2D. 0.1～0.2E. 0.2～0.536. 进行尿液电泳分析时，对尿标本进行浓缩处理所要求的尿液中蛋白质的浓度是A. 3g／L～5g／LB. 5g／L～10g／LC. 10g／L～15g／LD. 15g／L～20g／LE. 20g／L～30g／L37. 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质，除一般电泳电荷效应外，欲使分辩力提高还应有的作用是A. 浓缩作用B. 扩散作用C. 重力作用D. 分子筛作用E. 电渗作用38. 主要用于观察活细胞中有规则的纤维结构如纺锤丝、染色体以及纤维丝等构造的光学显微镜是A. 荧光显微镜B. 相衬显微镜C. 普通显微镜D. 暗视野显微镜E. 偏振光显微镜39. 某学生在显微镜下观察标本切片，当转动细调节螺旋时，有一部分细胞看得清晰，另一部分细胞较模糊，这是由于A. 反光镜未调节好B. 标本切得厚薄不均C. 细调节螺旋未调节好D. 显微镜物镜损坏E. 聚光镜光圈大小不适合40. 关于超薄切片，下列有误A. 厚度在50nm～100nm的切片称为超薄切片B. 通过超薄切片可将一个细胞切成100片～200片C. 制备超薄切片需使用专门的器械——超薄切片机D. 超薄切片常用玻璃制成的刀切成E. 组织细胞样品被切片之前常需双重固定但无需包埋41. 用来显示组织和细胞的内部超微结构像的电子为A. 入射电子C. 弹性散射电子D. 二次电子E. 吸收电子42. 下面哪一种措施与提高显微镜分辨能力无关A. 使用波长较短的光源B. 使用折射率高的介质C. 扩大物镜直径D. 使用放大倍率较高的目镜E. 提高分辨本领43. 国际上对离心机有三种分类法，分别是按用途分、按转速分和A. 按复杂程度分B. 按结构分C. 按时间分D. 按功能分E. 按体积分44. 为了研究生物大分子的沉降特性和结构，使用了特殊的转子和检测手段，以便连续监测物质在一个离心力场中的沉降过程，这种离心机称为A. 制备离心机B. 制备超速离心机C. 制备高速离心机D. 分析超速离心机E. 普通离心机45. 利用样品中各组份的沉降系数不同而进行分离的方法称为A. 差速离心法B. 等密度区带离心法C. 超速离心法D. 高速离心法E. 沉降平衡离心法46. 原子化器的主要作用是A. 将试样中待测元素转化为基态原子B. 将试样中待测元素转化为激发态原子C. 将试样中待测元素转化为中性分子D. 将试样中待测元素转化为离子E. 将试样中待测元素转化为基态分子47. 原子吸收光谱法是一种成分分析方法，可对六十多种金属和某些非金属元素进行定量测定，它广泛用于下述定量测定中的A. 低含量元素B. 元素定性C. 高含量元素D. 极微量元素E. 微量元素48. 在原子吸收光谱法分析中，能使吸光度值增加而产生正误差的干扰因素是A. 物理干扰C. 电离干扰D. 背景干扰E. 电路干扰49. 原子发射光谱分析法可进行分析的是A. 定性、半定量和定量B. 高含量C. 结构D. 能量E. 组成50. 在原子吸收光谱分析中，当组分较复杂且被测组分含量较低时，为了简便准确地进行分析，最适用的分析方法是A. 工作曲线法B. 内标法C. 标准加入法D. 间接测定法E. 直接测定法51. 气路系统为保证载气流量的稳定，必须注意A. 载气不能含有杂质B. 必须有足够工作的载气量C. 稳流阀必须接在稳压阀后面D. 稳压阀必须接在稳流阀后面E. 载气流量的稳定与稳流阀的位置无关52. 为减小机械往复式柱塞泵流量的波动，可以采取的措施是A. 采用非同步的多头泵B. 改变溶剂流量C. 提高溶剂纯度D. 采用弹性的压力缓冲器E. 凸轮的旋转采用手动控制53. 色谱仪可以进样的标志是A. 温度稳定，流量不稳定B. 温度不稳定，流量稳定C. 温度不稳定，流量不稳定D. 温度稳定，流量稳定E. 与温度流量无关54. 瑞典科学家A．Tiselius首先利用U形管建立移界电泳法的时间是A. 1920年B. 1930年C. 1937年D. 1940年E. 1948年55. 毛细管电泳技术最初发展的时期是A. 20世纪60年代B. 20世纪70年代C. 20世纪80年代初期D. 20世纪80年代中后期E. 20世纪90年代初期56. 醋酸纤维素薄膜电泳的特点是A. 分离速度慢、电泳时间短、样品用量少B. 分离速度快、电泳时间长、样品用量少C. 分离速度快、电泳时间短、样品用量少D. 分离速度快、电泳时间短、样品用量多E. 分离速度慢、电泳时间长、样品用量少57. 下列哪种显微镜需将标本进行超薄切片并经醋酸铀等染料染色后才能观察A. 扫描式电子显微镜B. 透射式电子显微镜C. 扫描隧道显微镜D. 荧光显微镜E. 相差显微镜58. 电子散射少、对样品损伤小、可用于观察活细胞的电子显微镜是A. 普通透射电镜B. 普通扫描电镜C. 超高压电镜D. 扫描透射电镜E. 扫描隧道显微镜59. 二次电子检测系统不包括A. 收集体B. 显像管C. 闪烁体D. 光电倍增管E. 视频放大器60. 用荧光染料标记的抗体处理细胞后在荧光显微镜下对细胞中特殊分子进行定位属于A. 放射自显影技术B. 免疫荧光显微镜技术C. 免疫电镜技术D. 液相杂交技术E. 原位杂交技术61. 适于观察细胞表面及断面超微结构三维图像的仪器是A. 普通光镜B. 荧光显微镜C. 相差光镜D. 扫描电镜E. 透射电镜62. 分析生物大分子中的构象变化采用的方法是A. 差速离心法B. 沉降速率法C. 沉降平衡法D. 速率区带离心法E. 分析超速离心法63. 高速离心机由于运转速度高，一般都带有A. 自动控制装置B. 平衡控制装置C. 低温控制装置D. 室温控制装置E. 速度可调装置64. 高速离心机可达到的最大转速是A. 5000B. 10000C. 15000D. 20000E. 2500065. 下述中不是石墨炉原子化器特点的是A. 电极插入样品触点时好时坏B. 重复性差C. 原子化效率较低D. 设备复杂E. 灵敏度高66. 空心阴极灯的主要操作参数是A. 灯电流B. 灯电压C. 阴极温度D. 压力E. 内充气体的性质67. 石墨炉原子吸收分析和分子荧光分析分别利用的是A. 原子内层电子和分子内层电子跃迁B. 原子核和分子内层电子跃迁C. 原子外层电子和分子外层电子跃迁D. 原子外层电子和分子振动跃迁E. 原子内层电子和分子振动跃迁68. 在原子吸收分析中，如灯中有连续背景发射，宜采用的措施是A. 减小狭缝B. 用纯度较高的单元素灯C. 另选测定波长D. 用化学方法分离E. 提纯样品69. 在原子吸收分析中，过大的灯电流除了产生光谱干扰外，还使发射共振线的谱线轮廓变宽。

毛细管电泳芯片

图中: A：通用样品总线 B：微阀门 C：PCR腔 D：出气孔 E、F、G：储液池
Sensors and Actuators B, 2000,63
2. 毛细管电泳芯片的工作原理
毛细管电泳芯片的工作原理
毛细管电泳芯片的基本工作原理与普通毛细管电泳没有本质区别， 只是在形式和操作上不同 毛细管电泳芯片的优点： 1．分析效率高：分离效果好、速度快、样品消耗量少 2．芯片设计灵活多样：不同形状、多通道、二维结构 3．适合与其他系统整合，实现生化分析连续性、自动化
废液池 分离通道 检测点
毛细管电泳芯片的分类
简单毛细管电泳芯片系统
A：进样缓冲池；B：进样废液池；C：分离缓冲池；D：分离废液池； E：进样通道；F：分离通道；G：检测器
结 构
进样：由进样缓冲池、进样废液池和进样通道组成。 分离：由分离缓冲池、分离废液池和分离通道组成。 检测：由检测器和信号检测处理电路组成。 芯片控制系统:主要由计算机和高压模块构成了电压施加控制系统。 进样时，计算机控制进样电压经高压模块加在进样池A 与进样废液池 B之间。分离时，计算机控制分离电压经高压模块加在缓冲池C和缓冲 废液池D 之间。在进样电压作用下，分析样品从进样缓冲池经进样通 道进入毛细管分离通道，分离通道里面的样品在分离电压的驱动下会 出现电泳现象，
毛细管电泳芯片
1992年，瑞典科学家 Manz等人在上发表论文，首先提出了 毛细管电泳芯片的概念，以荧光染料为分析对象，研究在芯片微通道 网络中以电渗为动力实施进样和分离的可能性，展示了芯片毛细管电 泳的功能。 1993年，美国橡树岭国家实验室 Ramsey、加州大学伯克利分校 Mathies 小组研究了芯片毛细管电泳的微流控制、进样方法和影响柱 效的因素。 1994年，加拿大Alberta大学的 Harrison 等 人研究了复杂通道 网络中的电渗流控制技术，构建了微型化的毛细管电泳芯片系统平台， 并使其成为一种非常有效的分析手段。

毛细管电泳及其应用

Ⅰ、毛细管电泳及其应用The Application of Capillary Electrophoresis （CE）一、毛细管电泳的概述：毛细管电泳又称高效毛细管电泳，它是在熔融的石英毛细管（内径为25~100 m）中进行电泳，其管内填充缓冲液或凝胶，是近年来进展最快的分析方法之一。

毛细管电泳是电泳技术和现代微柱分离相结合的产物，它具有效率更高、速度更快、样品和试剂消耗量特少的特性。

毛细管电泳仪的基本结构：1、高压电极槽与进样机构2、填灌清洗机构3、毛细管4、检测器5、铂丝电极6、低压电极槽7、恒温机构8、记录/数据处理毛细管的结构：毛细管电泳通常使用内径为25~100μm的弹性（聚酰亚胺）涂层熔融石英管。

毛细管的特点是：容积小；侧面/截面积大而散热快、可承受高电场；可使用自由溶液、凝胶等为支持介质；在溶液介质下能产生平面形状的电渗流。

二、毛细管电泳的基本原理：毛细管电泳是以高压电场（30kV）为驱动力，以毛细管为分离通道。

其管内填充了缓冲液或凝胶，根据样品中各组分之间淌度和分配的差异而实现分离的一类液相分离技术。

在电泳过程中，毛细管两端插入电极液，此电极液通常与管中的缓冲液一致。

正负电极连接至高电压装置，进样时样品盘移动，使毛细管的进样端及此端的电极准确插入样品管中，给予一定电场或压力后，样品被吸入毛细管内，然后再将毛细管移至电极液中开始电泳。

在毛细管电泳中，为了维持电荷平衡，溶液中的正离子吸附至石英表面形成双电子层，当在毛细管两端施加电压后，这层正离子趋向负极移动，并带动毛细管中的溶液以液流形式移向负极（电渗）。

由于毛细管的表面积与体积比大，加上电泳时使用了高压，电渗在毛细管电泳中具有两大特点：液体沿着毛细管壁均匀流动，其前沿是平的；携带不同电荷的分子朝一个方向移动，中性分子也能随着电渗一起移动而实现分离三、毛细管电泳的检测技术：迄今为止，毛细管电泳常用的检测方法有：紫外-可见光吸收、荧光、电化学、质谱、激光诱导荧光检测等。

纳米粒子毛细管电泳／微流控芯片新技术及其在手性分离中的应用

间严 格 的手性 匹配 与分 子识别来 实现 的 。对于手 性 药 物 ， 个异构 体可 能是 有效 的 ， 另一个 异构体 可 一 而 能 是 无 效 甚 至 是 有 害 的 。 因此 ， 发 新 的快 速 、 开 高
手 性 固定相 ， 色氨 酸 和 儿 茶 酚 的异 构 体进 行 了较 对
效 、 敏的手性 分 离分 析 方 法对 于对 映 体 的立 体 选 灵
择性 合成 、 药理 研究 、 手性 纯度检 测 和环境 检测都 具
有 十分重 要 的意义 。 目前 ， 应用 于 手性 分 析 的 色谱 技 术 主 要有 薄 层
色 谱 （ Ｌ 、 效 液 相 色 谱 （ Ｌ 、 相 色 谱 Ｔ Ｃ） 高 ＨＰ Ｃ） 气 （ ） 超 临界流 体 色谱 （ Ｆ 和毛 细 管 电泳／ ＧＣ 、 Ｓ Ｃ） 电色 谱（ Ｅ Ｃ Ｃ ／ ＥＣ） 等 ” 。Ｎ Ｃ ／ Ｐ Ｅ ＭＣ技 术 自 ２ ０ ０ ０年 首次 用 于手性 分离 以来 ， 以其 高效 、 速 、 于操 快 易 作等 优点 而备 受 关注 ， 关 的研 究也 逐 年 增 多 。 目 相
好 的拆分 。 分 子 印 迹 聚 合 物 （ ｌｃ ｌｒｉ ｒ ｔｄ ｐ ｌ— ｍｏｅ ｕａ ｍｐ ｉ ｅ ｏｙ ｎ ｍｅｓ ＭＩ ｓ 是 通过 分子 印迹技 术 合成 的对 特定 目 ｒ， Ｐ ） 标 分子 （ 模板 分 子 ） 其 结构 类 似 物 具 有 特 异 性 识 及 别 和选择性 吸附 的聚 合物 。Ｎ ｌｓ ｎ等¨ ｉ ｏ ｓ ” 以 普 萘 洛尔 为模 板 分 子 制备 出 ２ ０— ０ ｍ 的分 子 印 ０ ５ ０ｎ 迹 纳米粒 子 ， 其 添加 于 电泳运 行 缓 冲溶 液 中对 普 将 萘 洛尔外 消旋 体 进行 了手 性 分离 。实验 中 ， 了消 为 除 纳米粒 子 在 毛细 管 壁 的吸 附 而对 检 测 产 生 的影 响， 采取 了 区段灌 注 技 术 （ ａｔ ｌ ｉｉｇｔｃ ｎｑ ｅ ｐ ｒ ａ ｆｌ ｅ ｈ ｉｕ ， ｉ ｌｎ Ｐ 。随后 ， 研究 组 又 同时 以 Ｓ 普 萘 洛尔 和 ｓ 罗 Ｆ） 该 一 一

毛细管电泳芯片


１１１ 动 物 ．．
１ １２ 器 材 ．．
雄 性 大 耳 白兔 ， 重 ２０—３０ ｋ ， 南 医 科 大 学 体 ． ． 河
新 生 儿 喉 镜 （ｉ ｎ ６ ， 长 ７ ９ ｍ， 料 导 管 ｙｌ ６ ） 片 ａ ０ ０ｃ 塑 石 英 粉 尘 由 中 国 预 防 医 学 科 学 院 劳 动
维普资讯
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中国职 业 医学
２Ｏ Ｏ ２年 ８月 第 ２ 第 ４期 ９卷
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导 管 是 否 在 气 管 内 。 如 果 动 物 剧 烈 躁 动 ， 将 上 述 麻 醉 剂 量 的 可 １３再 次 注 入 兔 静 脉 内 ） 导 管 插 入 深 度 从 口 腔 至 气 管 内 约 ／ 。 １ ｍ 右 。 导 管 进 入 气 管 后 在 导 管 末 端 迅 速 接 上 含 有 定 量 浓 ４ｃ 左 度 石 英 粉 尘 的 注 射 器 ， 粉 尘 注 入 气 管 后 ， 速 拔 出 导 管 和 喉 将 迅 镜 ， 揉 双 肺 片 刻 ， 使 粉 尘 自 然 进 入 左 、 支 气 管 。 约 １ Ｌ 轻 以 右 ５Ｔｒ ＴＩ ｉ 左 右 ， 物 逐 渐 苏 醒 。 为 预 防 感 染 ， 每 只 兔 每 日肌 内 注 射 青 动 对 霉素 ２ ０万 单 位 ， 续 ３ｄ 连 。 ２ 结果 染 尘 １ 月 即可 见处 死家 兔肺 表 面散 在 点 状 和片 状 病 灶 ， 个 呈 乳 白 色 ， 片 可 见 直 径 ０ ３—０ ６ｃ 灰 白 色 结 节 及 结 节 融 合 ， 切 ． ． ｍ

芯片电泳


［９］Ｄｅａｎｎｅ ＫＴ，Ｓｉｍｏｎ ＫＷ．Ｊｏｈｎ ＢＣ，ｅｔ ａ１．Ｐｅｒｉｎａｔａｌ ｒｉｓｋ ｆａｃｔｏｒｓ ａｌｔｅｒｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｂｒａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｔｅｒｍ ｉｎｆａｎｔ［Ｊ］．Ｂｒａｉｎ，２００７，１３０
（３）：６６７—７７．
ａｐｏｌｉｐｏｐｍ・ｒｅｉｎ Ｅ３ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｅ
Ｐｒａｔｔ
ｉｎｊｕｒｙ［Ｊ］．Ｂｅｓｔ
Ｃｌｉｎ
Ｏｂｓｔｅｔ Ｇｙｎａｅｃｏｌ，２００７．２１
ｂｒａｉｎ
［１４］ｕ ＢＭ．Ｓｔｍｃｔｕｒｃ ａｎｄ ｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ’ｓ ｂｒａｉｎ［Ｊ］．Ｚｈｏｎｇｇｕｏ Ｄａｎｇｄａｉ Ｅｒｋｅ Ｚａｚｈｉ（Ｃｈｉｎ Ｊ Ｃｏｎｔｅ Ｐｅｄｉａｔｒ）２００２，２（Ｓ）：２５—７． ［１５］Ｍａｅｇｅｌｅ Ｍ，Ｌｉｐｐｅｒｔ—Ｇｒｕｅｎｅｒ Ｍ，Ｅｓｔｅｒ—Ｂｏｄｅ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｍｕｈｉｍｏｄａｌ ｅａｌ－＝
在一般厚度不超过５咖、面积为数平方厘米的平板芯片上，
是将传统毛细管电泳技术（ＣＥ）与微电机加工技术（ＭＳＭＳ） 相结合的一种分离分析技术，它以刻蚀在芯片上的纤细管道 为分离通道，以高压直流电场为驱动力，是毛细管电泳技术的 重大技术延伸，它不但继承了传统毛细管电泳技术中纳升水 平检测及可分离分析大分子样品的优势，还发挥了微系统体 积小、检测效率高、时间短、耐用性好、成本低廉、可以在一块 微芯片上实现多路并行检测等优势旧Ｊ，不仅是减小尺寸，而 且大大提高了分析效能。已用于ＤＮＡｐ Ｊ、氨基酸Ｈ Ｊ、蛋白 质＂Ｊ、细胞‘６０等的检测和分析，在食品安全、新药筛选、环境 检测、司法鉴定、临床疾病诊断等领域逐步得到应用。 １芯片电泳原理与方法 微流控芯片电泳主要以电渗流作为蛋白区带的驱动力。 玻璃或石英芯片在中性或碱性ｐＨ下，其表面带负电荷，液流 中与其相邻的部分形成沿通道壁的带正电荷的界面。在通道 两端施加高电压，带正电荷的界面在电场作用下产生迁移，继 而带动通道内界面包裹的液流产生电渗流，使液体向负极移
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另外，还有人尝试将喇曼光谱法和全息折射指 数法用于芯片毛细管电泳的分离检测。WaIker 等利用喇曼光谱法对农药的芯片等速电泳分离 进行了检测，以8 的分辨率，2 - 5 光谱/s 的速率进行数据采集，以980 喇曼光为内 标，所配制的标准样品浓度范围为 mol/L。 Burggraf 等利用全息折射指数检测法对浓度为 33 mmol/L 的寡糖进行了分析，检测限较差。


自然界中大部分物质本身没有荧光，为进行激光 诱导荧光（LIF）检测，通常需对它们进行荧光 标记。标记可以在柱前完成，如在毛细管电泳分 离之前，或在柱后完成，对已分离的物质进行标 记并检测。 Jacobson 等在芯片上制作了1 nL 的微反应器用 以实现柱前衍生。对背景电解质、样品及试剂进 行电动控制，就可以实现对通道内流体的精确控 制。对于柱后样品衍生，在毛细管电泳分离通道 的末端集成一个微反应器即可实现。反应器可能 会引起大约10%的谱带展宽。
3.样品处理和衍生


在毛细管电泳芯片上可以在线实现进样、样品的堆积浓缩及柱前柱 后衍生等操作。 芯片毛细管电泳分离所需样品量很小，通常为pL 级。在芯片中主要 有两种进样结构，一是由分离通道（两端分别与缓冲液池和废液池 相连）和进样通道（两端分别与样品池和样品废液池相连）所形成 的十字交叉结构；二是由连接样品池的通道和连接废液池的通道相 互交错所形成的双-T 结构。在芯片毛细管电泳中绝大多数采用电动 进样，也有极个别采用空气进样。电动进样又分为门进样（gated injection）和收缩进样（pinched sample loading）。收缩进样与门 进样的最大区别在于前者进样时分离通道两端也加有电压而不是让 其浮地，通过不同缓冲液池的电歧视效应可以减少样品渗漏，从而 减小谱带展宽。为了降低检测限，Jacobson 等在氨基酸分析中采用 堆积进样法对样品进行予浓缩。有时样品中的主要组分可能会使其 中的微量组分分析受到影响，通过区带操作可以显著减少这种影响。 区带操作可以用来改变分离过程中样品的迁移方向，以便进行片段 收集和各种分析。采用停流法收集片段会导致样品的严重稀释，在 芯片分析中，要收集的片段可以通过电动控制从分离通道进入分支 通道内，分离出来的样品成分几乎被稀释了4 个数量级以上。


他们还将复杂样品的予处理过程 集成在几个芯片上完成，先在一 块芯片上进行人体基因的非特异 性放大，然后将溶液转移到另一 芯片内，进行特殊位点的杜氏肌 营养不良症的多重PCR 扩增反应， 最后将放大产物进行常规毛细管 电泳及芯片毛细管电泳分析，得 到了相似的结果。 Burns 等在一个集成化的硅片上， 对DNA 进行扩增标记后，以交联 聚丙烯酰胺凝胶为介质，通过集 成在芯片上的加热器、温度传感 器及荧光二极管对样品的流动进 行在线检测，整个过程只需4 min。

由芯片以对与各种遗传病有关的 基因进行快速鉴定。
如血色病（hemochromatosis）、杜 氏肌营养不良症（duchenne/becker muscuIar dystrophy）等。Wooly 等 于1997 年使用芯片阵列毛细管电泳 装置分析了来自HLA-H 基因（一种与 遗传性血色病诊断有关的基因）的限 制性片段，采用激光扫描法平行分析 了12 个噻唑黄（thiazole orange） 标记的样品。最近他们又利用具有96 个样品池、48 个分离通道的芯片， 在8 min 内完成了96 个血色病样品 的同时分析。Jacobson 等在一硅-玻 璃芯片上进行了具有特殊位点的因缺 失而引起杜氏肌营养不良症的多重 PCR 产物分析。 以上工作表明毛细管电泳芯片在基因 型鉴定领域具有极大应用潜力。

阵列毛细管电泳芯片在DNA 测 序方面的应用一直是研究的重点， 特别是随着人类基因组工程的发 展越来越引起广泛的重视。
Mathies 实验室首先于1995 年开始 了毛细管电泳芯片的DNA 测序应用 研究，以变性聚丙烯酰胺为筛分介质， 以能量转移染料标记的DNA 片段为 测序样品，有效分离长度为3.5 cm， 在10 ~ 15 min 内完成了150 ~ 200 碱基片段的单碱基分离。该实验室最 近在具有96 条放射状分布的阵列毛 细管电泳芯片上（其中每条弯曲的分 离通道有效长度为16 cm），在25 min 内完成了四色M13 标准DNA 测 序反应的分离，平均可读片段长度达 到430 bp。以上几项研究表明芯片毛 细管电泳在高速、高信息通量的DNA 测序领域具有巨大的应用前景。
加工技术
玻璃材料的加工目前多采用标准的光蚀刻技术，主要包括4 步：膜的沉积、 光刻、蚀刻及粘接。 膜的沉积：在玻璃表面喷涂上一层金属掩膜，通常是Cr/Au，在金属掩膜层上 涂上一层光敏剂。 光刻：用适当波长的光经模板对芯片进行曝光，用适当的腐蚀液除掉已曝光 部分的光敏剂和金属掩膜。 蚀刻：对芯片进行化学蚀刻，氢氟酸是最常用的蚀刻剂，可以通过控制温度 来调控氢氟酸对玻璃的蚀刻速率，用轮廓曲线仪监测整个蚀刻过程。微通道 蚀刻完成后，将芯片表面剩余的光敏物质膜和掩膜除掉。钻出芯片通道与外 界连接的缓冲液池，可以钻在已蚀刻的基片上或另一片空白的玻璃基片上。 粘接：将已蚀刻完成的芯片和另一空白芯片键合起来，就可形成一个完整的 芯片。通常采用加热的方法直接进行键合，即十小时后冷 却。 聚合物芯片的制作技术与玻璃芯片有很大的区别，主要包括激光烧蚀（laser ablation），注模（injection molding），硅橡胶浇铸（silicon rubber casting） 或热凸印法（hot embossing）。
1.芯片的材料和加工技术 2.芯片的构造 3.样品处理和衍生 4.检测方法 5. 应用
1.


材料和加工技术
材料
玻璃是目前使用最多的芯片材料，它的成功应 用主要与其所具有的良好的光学性质、研究透 彻的表面性质及从微电子工业引入的成熟的微 加工技术有关。最近，各种聚合物材料也引起 了大家的注意，这主要是由于聚合物芯片易于 成形，且制作成本相对比较低廉。另外晶体硅、 陶瓷、硅橡胶等材料也可用于芯片毛细管电泳 的制作，但硅的半导体性质不太适合于高电场 强度的电泳。
5. 应用

核酸分析 肽和蛋白质 其它应用
（1）核酸分析


芯片毛细管电泳前沿应用领域之一是核 酸分析，包括寡核苷酸、RNA、基因分 型及DNA 测序。 DNA的芯片毛细管电泳分析主要采用LIF 检测，但也有用电化学检测的。到目前 为止，芯片毛细管电泳已对短寡核苷酸 片段， Ⅲ 等DNA 限制性片段，RNA 核糖体等进行了分离分析研究。



其他的可用于芯片的检测体系有质谱、电化学、喇曼光 谱法及全息折射指数法（holographic tefractive index detection）等。 在最初的芯片毛细管电泳与电喷雾离子化质谱（ESI/MS） 的联用中，只是利用芯片的电渗流将样品注入MS，而 没有分离的功能。1999 年Harrison 等首先实现了芯片 毛细管电泳在线分离与电喷雾离子化质谱（ESI/MS）的 联用。 电化学检测由于体积小，有利于整个芯片系统的微型化， 因此近年来也受到了很大的重视。Wooly 等利用电化学 检测体系对DNA 片段进行了分析，为了减少分离高压的 影响，工作电极位于距分离通道端口30 m 处，对电泳 分离后的物质进行柱外检测，在这个装置中 Ⅲ限制性片段的间接检测限可达28 zmol。
4.检测体系


在芯片毛细管电泳装置中，由于检测池体积极其微小， 而且分离速度很快，因此对检测体系的灵敏度和响应 速度要求很高。 目前使用最多的检测体系为激光诱导荧光（LIF），普 通的LIF 检测器通过一个共聚焦的检测体系，就可用于 芯片检测。LIF 检测十分灵敏，甚至可以达到单分子检 测水平，但它的应用范围有限，只有少数化合物经激 光激发后自身能发出荧光，而且只有有限的几个激发 波长能与商品化的激光器相匹配，因此一般需对分析 物进行荧光标记后方可进行分析。尽管LIF 已成功用于 基因分型（genotyping）的多通道检测，但发展一个 成熟的LIF 体系仍是芯片阵列毛细管电泳研究的重点之 一。
毛细管电泳芯片
41113105 钟超群 2014/12
简介



最近几年，以毛细管电泳为核心技术、以芯片为操作平台的芯片 毛细管电泳技术迅速崛起，并成为微全化学分析系统 （miniaturized total chemical analysis system，-TAS，又称芯片 实验室，Lab-on-a-chip）的主流技术，有可能在化学分析领域引 起新一轮变革。它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样 品的同时分析，这种快速分析的能力及分离泳道的阵列化，可以 得到极高的单位信息量。 芯片通常只消耗pL 级的样品，并且可以在线实现样品的予处理及 分析全过程，所有这些特点使得芯片毛细管电泳在新一代毛细管 电泳仪的研制中，成为一个极为活跃的热点。 分析仪器的芯片化曾在气相色谱中有所尝试，但该芯片装置一直 未能实现商业化生产，这种尝试主要的成功之处在于将微机械技 术引入到分析化学领域中。90年代初，开始了芯片毛细管电泳操 作模式的研究。目前已在芯片上进行了荧光标记的氨基酸，DNA 限制性片段，PCR 产物，短链寡核苷酸及测序片段等的分离分析 研究。






将以硅为材料制作的微型PCR 反 应室集成在芯片上，就可以制成 一个集成的DNA 全分析系统。 微型PCR 反应室具有快速的热循 环性质，可以在45 min 内完成沙 门氏菌基因的放大和分析。 Jacobson 等在同一芯片上进行了 细胞降解、多重PCR 放大及电泳 分离，在芯片上将E. coIi 细胞降 解、放大得到PCR 产物 （bacteriophage ， escherichia coli genomic DNA， and plasmid DNA），然后进行 电泳分离，整个过程只需3 min。

在半导体工业已有的微加工技术的基础上，通过光蚀 刻或微注模技术在芯片上制作出用于进样和分离的微 小通道，是现阶段电泳芯片加工的一般途径。毛细管 电泳分离以电渗流为主要驱动力，通过电压切换即可 实现液体流动、进样和分离，不需要额外的泵和阀。 另一方面通过光刻技术制成的电泳通道为自然连接， 使整个系统的死体积小到可以忽略，再加上芯片易于 阵列化，潜在价格低廉等原因，自90 年代初诞生以来， 芯片毛细管电泳便得到了飞速的发展。下面将主要介 绍芯片的加工技术，芯片中通道的设计和毛细管电泳 技术在芯片上的应用。