專利名稱：一種分子開關(guān)型微流控芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域中蛋白質(zhì)分離、微流控芯片制作技術(shù)、超分子合成技術(shù)和自組裝技術(shù)。具體而言，本發(fā)明提供了一種可用于大分子分離的分子開關(guān)型微流控芯片。
背景技術(shù)：
分子開關(guān)是結(jié)構(gòu)上組織化了的具有“開/關(guān)”功能的化學(xué)體系，它在光學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用已有較大的進(jìn)展，而對于分子計算機(jī)的研制也是重要基礎(chǔ)。根據(jù)分子開關(guān)的功能和用途，可以把它分為磁性分子開關(guān)、熒光分子開關(guān)、邏輯分子開關(guān)、特性功能分子開關(guān)等(吳璧耀，張道洪，化工新型材料，第29卷第11期，2001年11月，9-13)。
自組裝單分子層(self-assembled monolayer，SAM)是構(gòu)膜分子與基底材料間發(fā)生物化作用而自發(fā)形成的一種熱力學(xué)穩(wěn)定、排列規(guī)則的單層(或多層)分子膜。采用此技術(shù)制備的超薄層體系主要有兩類一類是巰基化合物在金、銀、銅、鉑表面吸附形成的單層；一類是在硅、玻璃和金屬氧化物等表面通過硅烷化反應(yīng)形成的單層。其中前者的研究更廣泛，SAM的形成基于巰基和基底材料強(qiáng)烈的化學(xué)鍵合和聚亞甲基鏈的定向排列(董獻(xiàn)堆，陸君濤，查全性，電化學(xué)，第1卷第3期，1995年8月，248-258)。
帶有特殊末端基團(tuán)的長鏈的巰基分子形成的低密度自組裝單分子層可以在外界條件的驅(qū)動下呈現(xiàn)“開/關(guān)”轉(zhuǎn)換，可作為分子開關(guān)。J.Lahhann等的研究結(jié)果表明，自組裝在金表面的低密度的十六巰酸分子由于其末端基團(tuán)羧基帶負(fù)電，可以通過改變施加的金面上的電壓，使其呈現(xiàn)彎曲(正電壓)或者直立(負(fù)電壓)的狀態(tài)，從而使整個表面呈疏水或者親水(并且?guī)ж?fù)電)的狀態(tài)，即“開/關(guān)”狀態(tài)(J.Lahann，S.Mitragotri，T.N.Tran，H.Kaido，J.Sundaram，I.S.Choi，S.Hoffer，G.A.Somorjai and R.Langer，Science，2003，299，371-374.)。
而控制十六巰酸分子密度的方法包括合成羧基上帶有大體積基團(tuán)的十六巰酸衍生物或十六巰酸與大環(huán)化合物(環(huán)糊精、杯芳烴等)的包合物(Ying Liu，Li Mu，Baohong Liu，Song Zhang，Pengyuan Yang and Jilie Kong，Chem.Commun.，2004，1194-1195.)，自組裝膜形成后，再設(shè)法除去大體積基團(tuán)或大環(huán)化合物，則可得到低密度的十六巰酸單分子層。用類似的方法，還可制的末端基團(tuán)為氨基等其它官能團(tuán)的長鏈分子的低密度單分子層。這樣得到的親疏水性質(zhì)可操控的表面可以用來分離具不同等電點的蛋白質(zhì)等大分子。甚至可以在此基礎(chǔ)上制作手性開關(guān)。
微流控芯片是通過微細(xì)加工技術(shù)將微通道、微儲液器、微電極等功能元件像集成電路一樣，使它們集成在芯片材料上的微全分析系統(tǒng)。其制作材料為任何有機(jī)材料如PMMA、PDMS聚合物或石英、玻璃。制作工藝包括熱壓、濕法刻蝕、光刻等技術(shù)(羅怡，婁志峰，褚德南，劉沖，王立鼎，納米技術(shù)與精密工程，第2卷第1期，2004年3月，20-23。)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可用于分離大分子的分子開關(guān)型微流控芯片。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述芯片的制備方法。
本發(fā)明提供了一種分子開關(guān)型微流控芯片，包括板狀芯片基質(zhì)、細(xì)長形槽道、進(jìn)樣口、出樣口，進(jìn)樣口和出樣口分別位于槽道的兩端，槽道內(nèi)表面鍍有金膜，并且修飾有鏈長為8-24個碳的、一端帶有巰基的直鏈烷烴分子，金膜上該烷烴分子的分布密度為0.99-2.08nmol/cm2。
本發(fā)明中，所述的鏈長為8-24個碳的、一端帶有巰基的直鏈烷烴分子的另一端的端基為羧基或者氨基。
本發(fā)明中，所述芯片材料可以為任何適當(dāng)?shù)牟牧?。例如，聚甲基丙烯酸甲酯、二甲基硅氧烷聚合物、石英或者玻璃等?br> 本發(fā)明中，芯片及其各部分的尺寸可視實驗條件和實驗要求而定，例如，槽道尺寸可以是長度為3～8cm，直徑80～200μm，深度40～100μm；進(jìn)樣口和出樣口的深度與槽道相同，直徑為300μm-2cm。
本發(fā)明中，所述烴鏈分子的鏈長可以為C16-C18。
本發(fā)明的芯片所用到的修飾分子為長鏈巰基分子與環(huán)糊精的超分子(制備超分子時，用α-環(huán)糊精，β-環(huán)糊精，γ-環(huán)糊精皆可，因為三種環(huán)糊精的大小不同，其控制的巰基分子層的密度不同，但都具有外加電壓操控的開關(guān)性質(zhì))，或帶特殊大體積基團(tuán)的長鏈巰基分子，用自組裝法對芯片槽道表面進(jìn)行修飾，然后用特殊溶劑洗脫或特殊反應(yīng)如水解反應(yīng)等除去控制密度的環(huán)糊精或大體積基團(tuán)。
另一方面，本發(fā)明提供了上述芯片的制備方法，該方法包括以下步驟(1)在基質(zhì)上制作槽道、進(jìn)樣口和出樣口；(2)在槽道內(nèi)表面鍍金，金膜厚度為350-450nm；(3)先將結(jié)合有環(huán)糊精或者杯芳烴且?guī)€基的C8-C24烴鏈分子與金膜結(jié)合，結(jié)合后再去除環(huán)糊精或者杯芳烴，清洗備用即得到所述的芯片。
本發(fā)明中，上述步驟(3)中帶巰基的C8-C24烴鏈分子與金膜結(jié)合后，可以再用羧基活化劑活化烴鏈分子上的羧基，然后注入0.05～5mol/L的乙二胺水溶液，最后清洗備用，即得到由帶巰胺基團(tuán)的C8-C24烴鏈分子修飾槽道的芯片。
本發(fā)明中，步驟(3)中羧基活化劑可以是碳二亞胺類羧基活化劑。例如，例如乙基-(3-二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-烴基磺基琥珀酰亞胺(NHS)或者是乙基-(3-二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDAC)。
本發(fā)明中的槽道制法可采取熱壓法、激光刻蝕、單體原位聚合等。芯片壓合的方法為熱壓法。
本發(fā)明中槽道表面金面制法可用離子濺射法、金屬蒸鍍法等。
本發(fā)明中，進(jìn)樣出樣可用泵或者其它氣壓驅(qū)動。
本發(fā)明中，步驟(3)可以按以下步驟完成首先合成用于修飾的超分子溶液，用α-，β-或者γ-環(huán)糊精與長鏈巰基分子(8-24個碳)按大于2∶1的摩爾比進(jìn)行合成，將長鏈巰基分子加入飽和環(huán)糊精飽和水溶液(或是過飽和的懸濁液)中，加熱攪拌，反應(yīng)溫度35～60℃。反應(yīng)時間48～96小時。所得產(chǎn)物經(jīng)過濾后取溶液部分注入芯片的槽道中組裝，在4～25℃下組裝8-24小時(24小時最好)。然后用適當(dāng)溶劑洗脫除去環(huán)糊精分子，洗脫浸泡時間5～30分鐘，再用去離子水充分沖洗。若是用帶特殊大體積基團(tuán)的長鏈巰基分子修飾，則需在自組裝后，用水解反應(yīng)等適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)除去大體積極團(tuán)。即可得到低密度的長鏈巰基分子修飾的芯片。
若要修飾末端帶羧基的巰酸分子，按上述方法修飾即可。若要修飾末端帶氨基的巰胺分子，則需在修飾巰酸分子的基礎(chǔ)上進(jìn)一步修飾。具體方法是先用羧基活化劑活化十六巰酸單分子層上的羧基30-60分鐘。羧基活化劑可以是碳二亞胺類，例如乙基-(3-二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-烴基磺基琥珀酰亞胺(NHS)或者是乙基-(3-二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDAC)。然后用去離子水沖洗，再注入0.05～5mol/L的乙二胺水溶液，在飽和濕度下，室溫下放置過夜。去離子水充分清洗后備用。
本發(fā)明的芯片應(yīng)用時，可將工作電極與出樣口相連，進(jìn)樣口與對比電極和參比電極相連，在槽道表面的金膜上加正電壓0.1～0.4伏或者負(fù)電壓-0.1～-0.4伏，帶標(biāo)記的樣品溶液由進(jìn)樣口沿槽道至出樣口而完成蛋白的分離。
本發(fā)明的芯片可用于分離濃度范圍0.02～0.2mg/mL的帶不同電荷的大分子。例如，用該芯片在外加電壓條件下可分離帶不同電荷的大分子在某一種外加電壓下，芯片選擇性吸附帶一種電荷的大分子，而在另一種外加電壓下選擇性的吸附帶另一種電荷的大分子。
例如，用該芯片分離等電點不同的蛋白質(zhì)。
首先在芯片中注入濃度5mmol/L~100mmol/L的磷酸緩沖溶液。pH值要滿足使兩種被分離蛋白帶不同電荷，即所選pH值要處在被分離蛋白的等電點之間，并保證使修飾在芯片槽道內(nèi)表面上的分子的末端基團(tuán)能解離帶電。若是用于巰酸修飾的芯片，緩沖溶液pH6.8～11.5；若用于巰胺修飾的芯片，緩沖溶液pH5.1～7.2；若是用于巰酸、巰胺混合修飾的芯片，緩沖溶液pH5.1～11.5，將芯片底片的鍍金區(qū)域和電化學(xué)工作站或者其它電位儀的工作電極相連，在芯片的進(jìn)樣口中插入?yún)⒈入姌O和對電極，然后通過電化學(xué)工作站或者其它電位儀施加電壓(正壓或者負(fù)壓，根據(jù)所需要吸附的蛋白質(zhì)所帶的電荷而定，且必須滿足所選電壓在自組裝層和蛋白質(zhì)的穩(wěn)定電壓范圍內(nèi)。正壓0.1～0.4V；負(fù)壓-0.1～-0.4V)。待所施電壓穩(wěn)定一定時間后，一邊向芯片中加入1～20uL混合蛋白質(zhì)溶液(pH值和緩沖溶液的相同；濃度0.02～0.2mg/mL)，一邊用泵緩慢的抽出多余的緩沖溶液，須保證抽出的緩沖溶液和加入的混合蛋白質(zhì)溶液體積相等。繼續(xù)施加電壓10~60分鐘。然后在施加電壓的情況下，一邊向芯片中補(bǔ)充緩沖溶液，一邊用泵緩慢的抽出芯片沖的溶液，保證抽出的溶液和之前注入的混合蛋白質(zhì)溶液的體積相等，即可得到含有未被芯片吸附的蛋白質(zhì)的溶液。此后將所施電壓反轉(zhuǎn)，并保持10～60分鐘，即可使被吸附的蛋白質(zhì)被釋放出來。
此分離過程不僅對于蛋白質(zhì)適用，而且對于其它帶不同電荷的大分子或納米材料的分離也適用。
本發(fā)明提供了一種分子開關(guān)型微流控芯片，包括芯片基質(zhì)、槽道、進(jìn)樣口、出樣口，進(jìn)樣口和出樣口分別位于槽道的兩端，槽道內(nèi)表面鍍有金膜，并且修飾有帶巰基的C8-C24烴鏈。該芯片準(zhǔn)確度高，使用簡易，可用于分離濃度范圍0.02～0.2mg/mL的帶不同電荷的大分子。


圖1為分子開關(guān)型微流控芯片分離大分子的原理示意圖。
圖2為實施例3結(jié)果熒光譜圖。其中，直線表示加-0.3V電壓時從芯片中流出的混合蛋白質(zhì)溶液的熒光譜圖；虛線為電壓轉(zhuǎn)變表示0.3V后從芯片中流出的混合蛋白質(zhì)溶液的熒光譜圖；綠色(近縱坐標(biāo)軸)的是抗生物素avidin的熒光譜圖；紅色(遠(yuǎn)離縱坐標(biāo)軸)的是鏈霉生物素streptavidin的熒光譜圖。
圖3為實施例4結(jié)果熒光譜圖。其中，直線表示加-0.3V電壓時從芯片中流出的混合蛋白質(zhì)溶液的熒光譜圖；虛線為電壓轉(zhuǎn)變表示0.3V后從芯片中流出的混合蛋白質(zhì)溶液的熒光譜圖；綠色(近縱坐標(biāo)軸)的是抗生物素avidin的熒光譜圖；紅色(遠(yuǎn)離縱坐標(biāo)軸)的是鏈霉生物素streptavidin的熒光。
圖4為實施例5中加-0.3V電壓后從芯片中流出的混合蛋白質(zhì)溶液的熒光譜圖。綠色(近縱坐標(biāo)軸)的是抗生物素avidin的熒光譜圖；紅色(遠(yuǎn)離縱坐標(biāo)軸)的是鏈霉生物素streptavidin的熒光。
圖5為實施例5中加0.3V電壓后從芯片中流出的混合蛋白質(zhì)溶液的熒光譜圖。綠色(近縱坐標(biāo)軸)的是抗生物素avidin的熒光譜圖；紅色(遠(yuǎn)離縱坐標(biāo)軸)的是鏈霉生物素streptavidin的熒光。
圖6為分子開關(guān)型微流控芯片的結(jié)構(gòu)示示意圖。其中，1為基質(zhì)板，2為進(jìn)樣口，3為出樣口，4為槽道，5為工作電極，6為對電極，7為參比電極。
具體實施例方式
實施例1在以PDMS聚合物為材料的芯片底片中央用濕法刻蝕方法制出一條一字槽道，槽道長度8cm，直徑80μm，深度40μm。然后用金屬蒸鍍等方法在槽道以及底片一端鍍金。覆蓋的上片鉆好進(jìn)樣口和出樣口后，用熱壓法覆蓋在底片上，芯片基本成形。接著在底片鍍金的區(qū)域粘貼或焊接金屬導(dǎo)線，以備和加電壓設(shè)備(如電化學(xué)工作站等)的電極相連。在進(jìn)樣口和出樣口處粘塑料管或玻璃管，作為進(jìn)樣池和出樣管。其中出樣管末端較細(xì)，便于和泵連接。
制好的芯片，還需要在槽道中用超分子進(jìn)行修飾。首先合成用于修飾的超分子溶液，用α-環(huán)糊精與長鏈巰基分子(8個碳)按2∶1的摩爾比進(jìn)行合成，將長鏈巰基分子加入飽和環(huán)糊精飽和水溶液中，加熱攪拌，反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)時間48小時。所得產(chǎn)物經(jīng)過濾后取溶液部分注入芯片的槽道中組裝，在25℃下組裝24小時。然后用二甲亞砜洗脫除去環(huán)糊精分子，洗脫浸泡時間30分鐘，再用去離子水充分沖洗。若是用帶特殊大體積基團(tuán)的長鏈巰基分子修飾，則需在自組裝后，用水解反應(yīng)等適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)除去大體積極團(tuán)。即可得到低密度的長鏈巰基分子修飾的芯片。
實施例2在以石英為材料的芯片底片中央用熱壓法制出一條一字槽道，槽道長度3cm，直徑200μm，深度100μm。然后用離子濺射方法在槽道以及底片一端鍍金。覆蓋的上片鉆好進(jìn)樣口和出樣口后，用熱壓法覆蓋在底片上，芯片基本成形。接著直接和加電壓設(shè)備相連備用。
制好的芯片，還需要在槽道中用超分子進(jìn)行修飾。首先合成用于修飾的超分子溶液，用杯芳烴與長鏈巰基分子(24個碳)按4∶1的摩爾比進(jìn)行合成，將長鏈巰基分子加入過飽和環(huán)糊精飽和水溶液中，加熱攪拌，反應(yīng)溫度35℃，反應(yīng)時間96小時。所得產(chǎn)物經(jīng)過濾后取溶液部分注入芯片的槽道中組裝，在5℃下組裝過夜。然后用無水乙醇洗脫除去杯芳烴分子，洗脫浸泡時間5分鐘，再用去離子水充分沖洗。若是用帶特殊大體積基團(tuán)的長鏈巰基分子修飾，則需在自組裝后，用水解反應(yīng)等適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)除去大體積極團(tuán)。即可得到低密度的長鏈巰基分子修飾的芯片。
隨后在修飾巰酸分子的基礎(chǔ)上進(jìn)一步修飾。先用羧基活化劑活化十六巰酸單分子層上的羧基60分鐘。羧基活化劑是乙基-(3-二甲基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDAC)。然后用去離子水沖洗，再注入5mol/L的乙二胺水溶液，在飽和濕度下，室溫下放置過夜。去離子水充分清洗后備用，即得到末端帶氨基的巰胺分子修飾的芯片。
實施例3以抗生物素(avidin)和鏈霉抗生物素(streptavidin)混合蛋白質(zhì)溶液和低密度十六巰酸單分子層修飾的芯片為例。這兩種蛋白質(zhì)的分子量分別為67kDa和52.8kDa，等電點分別為10.5和5，并且分別用Fluorescein(熒光黃，激發(fā)波長494nm，發(fā)射波長518nm)和Texas Red(德克薩斯紅，激發(fā)波長595nm，發(fā)射波長615nm)進(jìn)行了熒光標(biāo)記。
所用的芯片材料為有機(jī)材料PMMP，槽道長度為5cm，直徑150μm，深度75μm。
芯片修飾所用的超分子溶液由β-環(huán)糊精(β-CD)和十六巰酸(MHA)按4∶1的摩爾比在40℃下攪拌反應(yīng)48小時制成。超分子溶液在芯片槽道中自組裝的時間為24小時，組裝溫度20℃。無水乙醇洗脫除去環(huán)糊精時，先浸泡15分鐘，再充分沖洗，接著用去離子水充分沖洗。
蛋白質(zhì)分離時，選用10mmol/L，pH7.4的磷酸緩沖溶液，施加-0.3V電壓30分鐘吸附avidin蛋白質(zhì)(在此pH值條件下，自組裝單分子層帶負(fù)電，avidin帶正電，而streptavidin帶負(fù)電)，然后利用泵的作用，用緩沖溶液將剩余的streptavidin溶液緩慢的沖出。接著改為施加0.3V電壓30分鐘，使被吸附的avidin蛋白質(zhì)被釋放出來，并用緩沖溶液沖出來。兩次沖出的溶液都可以用熒光檢測(圖2)。證明混合蛋白質(zhì)得到了分離。
實施例4以抗生物素(avidin)和鏈霉抗生物素(streptavidin)混合蛋白質(zhì)溶液和低密度十六巰胺單分子層修飾的芯片為例。這兩種蛋白質(zhì)的分子量分別為67kDa和52.8kDa，等電點分別為10.5和5，并且分別用Fluorescein(熒光黃，激發(fā)波長494nm，發(fā)射波長518nm)和Texas Red(德克薩斯紅，激發(fā)波長595nm，發(fā)射波長615nm)進(jìn)行了熒光標(biāo)記。
所用的芯片為一字槽道芯片，槽道兩端分別是進(jìn)樣口和出樣口，材料為有機(jī)材料PMMP，槽道長度為長度5cm，直徑150μm，深度75μm。
芯片的修飾分為兩步，第一步和十六巰酸單分子層的制備方法一樣，首先用β-環(huán)糊精十六巰酸按4∶1的摩爾比40℃下攪拌反應(yīng)48小時制成超分子溶液。超分子溶液在芯片槽道中自組裝的時間為24小時，組裝溫度為20℃。無水乙醇洗脫除去β-環(huán)糊精時，先浸泡15分鐘，再充分沖洗，接著用去離子水充分沖洗。第二步，先用羧基活化劑EDC/NHS(EDC濃度為0.05mol/L，NHS濃度為0.2mol/L，都是用10mmol/L，pH7.4的磷酸緩沖溶液新鮮配制的)活化十六巰酸單分子層上的羧基60分鐘，然后用去離子水沖洗，再注入1mol/L的乙二胺水溶液，在飽和濕度下，室溫下放置過夜。去離子水充分清洗后，即可用于蛋白質(zhì)分離。
蛋白質(zhì)分離時，選用10mmol/L，pH6.6的磷酸緩沖溶液，施加0.3V電壓30分鐘吸附streptavidin蛋白質(zhì)(在此pH值條件下，自組裝單分子層帶正電，avidin帶正電，而streptavidin帶負(fù)電)，然后利用泵的作用，用緩沖溶液將剩余的avidin溶液緩慢的沖出。接著改為施加-0.3V電壓30分鐘，使被吸附的streptavidin蛋白質(zhì)被釋放出來，并用緩沖溶液沖出來。兩次沖出的溶液都可以用熒光檢測(圖3)。證明混合蛋白質(zhì)得到了分離。
實施例5以抗生物素(avidin)和鏈霉抗生物素(streptavidin)混合蛋白質(zhì)溶液和低密度十六巰酸單分子層、十六巰胺單分子層混合修飾的芯片為例。這兩種蛋白質(zhì)的分子量分別為67kDa和52.8kDa，等電點分別為10.5和5，并且分別用Fluorescein(熒光黃，激發(fā)波長494nm，發(fā)射波長518nm)和Texas Red(德克薩斯紅，激發(fā)波長595nm，發(fā)射波長615nm)進(jìn)行了熒光標(biāo)記。
所用的芯片結(jié)構(gòu)如圖1所示，材料為有機(jī)材料PMMP，槽道長度為長度5cm，直徑150μm，深度75μm，工作電極與出樣口相連，進(jìn)樣口與對比電極和參比電極相連。
芯片的修飾分為兩步，第一步首先用β-環(huán)糊精(β-CD)和十六巰酸(MHA)按4∶1的摩爾比在40℃下攪拌反應(yīng)48小時制成超分子溶液。超分子溶液在芯片槽道中自組裝的時間為24小時，組裝溫度為20℃。無水乙醇洗脫除去β-環(huán)糊精時，先浸泡15分鐘，再充分沖洗，接著用去離子水充分沖洗。第二步，先用羧基活化劑EDC/NHS(EDC濃度為0.05mol/L，NHS濃度為0.2mol/L，都是用10mmol/L，pH7.4的磷酸緩沖溶液新鮮配制的)活化十六巰酸單分子層上的羧基60分鐘，注入EDC/NHS的時候須使用氣壓控制其停留在芯片槽道中的一半?yún)^(qū)域，使這一部分的十六巰酸單分子層得到活化。用去離子水沖洗后，注入1mol/L的乙二胺水溶液，在飽和濕度下，室溫下放置過夜。去離子水充分清洗后，即可用于蛋白質(zhì)可控分離。
蛋白質(zhì)分離時，選用10mmol/L，pH7.0的磷酸緩沖溶液(在此pH值條件下，十六巰酸單分子層帶負(fù)電、十六巰胺單分子層帶正電，avidin帶正電，而streptavidin帶負(fù)電)。
如果先給芯片施加-0.3V電壓30分鐘，然后利用泵的作用，用緩沖溶液將未被吸附的streptavidin溶液緩慢的沖出。接著改為施加0.3V電壓30分鐘，使被吸附的avidin蛋白質(zhì)被釋放出來，并用緩沖溶液沖出來。兩次沖出的溶液都可以用熒光檢測(圖4)。
而如果先給芯片施加0.3V電壓30分鐘，然后利用泵的作用，用緩沖溶液將未被吸附的avidin溶液緩慢的沖出。接著改為施加-0.3V電壓30分鐘，使被吸附的streptavidin蛋白質(zhì)被釋放出來，并用緩沖溶液沖出來。兩次沖出的溶液都可以用熒光檢測(圖5)。
結(jié)果顯示，在不同的外加電壓下，不同蛋白質(zhì)的釋放情況明顯不同。即，如果先對芯片施加-0.3V的電壓，則從芯片中沖出的溶液在615nm處有較強(qiáng)的熒光發(fā)射，而在518nm處的熒光發(fā)射很弱，說明這時先從芯片中流出的主要是鏈霉抗生物素蛋白，芯片吸附的是抗生物素蛋白；如果是先給芯片施加的0.3V電壓，則從芯片中沖出的溶液在518nm處有較強(qiáng)的熒光發(fā)射，而615nm處的熒光發(fā)射卻很弱，說明這時芯片中流出的主要是抗生物素蛋白，而芯片吸附的是鏈霉抗生物素蛋白。這證明該芯片可以在外加電壓的控制下選擇性的吸附帶不同電荷的蛋白質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種分子開關(guān)型微流控芯片，包括板狀芯片基質(zhì)、細(xì)長形槽道、進(jìn)樣口、出樣口，進(jìn)樣口和出樣口分別位于槽道的兩端，其特征在于，槽道內(nèi)表面鍍有金膜，并且修飾有鏈長為8-24個碳的、一端帶有巰基的直鏈烷烴分子，金膜上該烷烴分子的分布密度為0.99-2.08 nmol/cm2。
2.如權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，所述的鏈長為8-24個碳的、一端帶有巰基的直鏈烷烴分子且另一端的端基為羧基或者氨基。
3.如權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，所述芯片材料為聚甲基丙烯酸甲酯、二甲基硅氧烷聚合物、石英或者玻璃。
4.如權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，槽道長度為3～8cm，直徑80～200μm，深度40～100μm；進(jìn)樣口和出樣口的深度與槽道相同，直徑為300μm-2cm。
5.如權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，所述烴鏈分子的鏈長為C16-C18。
6.如權(quán)利要求1所述芯片的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)在基質(zhì)上制作槽道、進(jìn)樣口和出樣口；(2)在槽道內(nèi)表面鍍金，金膜厚度為350-450nm；(3)先將結(jié)合有環(huán)糊精或者杯芳烴、并且?guī)€基的C8-C24烴鏈分子與金膜結(jié)合，結(jié)合后再去除環(huán)糊精或者杯芳烴，清洗備用即得到如權(quán)利要求1所述的芯片。
7.如權(quán)利要求6所述芯片的制備方法，其特征在于，步驟(3)中帶巰基的C8-C24烴鏈分子與金膜結(jié)合后，再用羧基活化劑活化烴鏈分子上的羧基，然后注入0.05～5mol/L的乙二胺水溶液，最后清洗備用，即得到由帶巰胺基團(tuán)的C8-C24烴鏈分子修飾槽道的芯片。
8.如權(quán)利要求7所述芯片的制備方法，其特征在于，步驟(3)中羧基活化劑為碳二亞胺類羧基活化劑。
9.如權(quán)利要求1所述芯片的應(yīng)用，其特征在于，該芯片用于分離濃度范圍0.02～0.2mg/mL的帶不同電荷的分子。
10.如權(quán)利要求1所述芯片的應(yīng)用方法，其特征在于，工作電極與出樣口相連，進(jìn)樣口與對比電極和參比電極相連，在槽道表面金膜上加正電壓或者負(fù)電壓，帶標(biāo)記的樣品溶液由進(jìn)樣口沿槽道至出樣口而完成蛋白的分離。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，具體的說，本發(fā)明提供了本發(fā)明提供了一種分子開關(guān)型微流控芯片，包括芯片基質(zhì)、槽道、進(jìn)樣口、出樣口，進(jìn)樣口和出樣口分別位于槽道的兩端，槽道內(nèi)表面鍍有金膜，并且修飾有帶巰基的C
文檔編號G01N27/00GK1963524SQ20061011810
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者孔繼烈, 穆莉, 劉穎 申請人:復(fù)旦大學(xué)