Разработка микрофлюидной аналитической системы для электрофоретического определения катехоламинов и полифенолов с электрохимическим детектированием в микрочипе

• Автор: Николаев, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Основные направления в создании микрофлюидных устройств

1.2. Принципы создания микрофлюидных чипов для капиллярного электрофореза с электрохимическим детектированием

1.3. Основные варианты капиллярного электрофореза

1.4. Материалы и техника изготовления микрофлюидных аналитических систем

1.4.1. Стеклянные микрочипы для капиллярного электрофореза

1.4.2. Полимерные чипы для капиллярного электрофореза

1.4.3. Обработка полимерных матриц
1.5. Микрочипы на основе полидиметилсилоксана
1.5.1. Герметизация ПДМС-чипов
1.5.2. Физическо-химические характеристики поверхности ПДМС
1.5.3. Модификация поверхности ПДМС
1.5.3.1. Модификация поверхности ПДМС в газовой фазе
1.5.3.2. Модификация поверхности ПДМС в жидкой фазе
1.6. Электрохимическое детектирование в капиллярном электрофорезе на чипах
1.6.1. Конфигурации электрохимической ячейки
1.6.1.1. «Епс1-с11аппе1»-детектирование
16.1.2. «1п-сИаппе1 »-детектирование
16.1.3. «Оф/-скаппе1»-детектирование
1.6.1.4. Двухэлектродное амперометрическое детектирование
1.6.2 Сочетание амперометрического детектирования с другими способами детектирования

1.6.2.1.Сочетание амперометрического детектирования с
электрохемилюминисцентным
1.6.2.2. Амперометрическое/флуоресцентное детектирование
1.6.3. Материалы для изготовления электродов
1.6.4. Варианты электрохимического детектирования в КЭ на чипах
I.7. Примеры использования микрофлюидных чип-анализаторов с ЭХ детектированием
1.7.1. Биологический и клинический анализ
1.7.2. Анализ объектов окружающей среды
1.7.3. Анализ пищевых продуктов
И. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Н.1. Оборудование
II. 1.1. Микрофлюидный чип-анализатор
II. 1.2. Аппаратура для изготовления чипов
II. 1.3. Аналитическое оборудование
II. 1.4. Вспомогательное оборудование
II.2. Реактивы
II.3 Подготовка чипа, аналитического оборудования, рабочих растворов электролитов к анализу
И.3.1 Изготовление чипа
11.3.1.1. Подготовка кремниевой матрицы
11.3.1.2. Изготовление золотых электродов на стеклянной подложке
микрочипа
II. 3.1.3. Создание реплик (формовка)
11.3.2. Обработка поверхности каналов чипа
11.3.2.1. Обработка плазмой
II. 3.2.2. Диналшческая модификация поверхности канала
11.3.3. Ввод пробы в сепарационный канал микрочипа

П.3.4. Изучение движения жидкости в канале с использованием
флуоресцеина
П.3.5. Гальваническая модификация поверхности электродов чипа
И.3.6. Подготовка кварцевого капилляра к работе ("Капель 105", КЗЭ)
П.3.7. Приготовление подвижных фаз и буферных электролитов
II. 3.7.1. Приготовление боратного буферного электролита для анализов
(КЗЭ)
11.3.7.2. Приготовление ацетатного буферного электролита (pH 4.0)
(КЗЭ)
II. 3.7.3. Приготовление буферного электролита (МЭКХ)
Н.3.8. Подготовка стандартных растворов к анализу
П.3.9. Пробоподготовка реальных объектов к электрофоретическому и
хроматографическому анализу
Н.3.10. Определение полифенолов методом ОФ ВЭЖХ с
электрохимическим детектированием
11.3.11. Определение полифенолов в различных режимах капиллярного
электрофореза
П.3.12. Определение нейротрансмиттеров методом капиллярного зонного
электрофореза с УФ-детектированием
И.3.13. Определение катехоламинов методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии с амперометрическим
детектированием
III. ПОДГОТОВКА ЧИП-АНАЛИЗАТОРА И ОПТИМИЗАЦИЯ ЕГО РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ
IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕХОЛАМИНОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОГО МИКРОФЛЮИДНОГО ЧИП-АНАЛИЗАТОРА С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ДЕТЕКТОРОМ

В [97] описан вариант "епс1-скаппеГ' чипа, с использованием импульсного амперометрического детектора. В качестве рабочего электрода применялась золотая проволока, вставленная в конце сепарационного канала (Рис. 15).
канал электрода
^ . * ПРЯРГШ.'ЯТЯ Г’ТТТТПЯ
Рис.15. Схема расположения сепарационного и электродного каналов [97]
Для электрода в слое ПДМС сделан специальный канал, расположенный на том же уровне, что и сепарационный. Далее две полимерные пленки обрабатывались кислородной плазмой, после чего необратимо склеивались. Использование этой техники позволило оптимизировать электрофоретические условия для эффективного разделения и детектирования углеводов, аминокислот и антибиотиков без предварительной дериватизации.
В [98] представлен классический пример использования трёхэлектродной «end-channel»-ячейки детектора для определения нейротрансмиттеров. Как видно из Рис. 16, электроды детектора располагаются на выходе из разделительного канала. Используется три платиновых пленочных (Ti/Pt) электрода шириной в 100 мкм: рабочий электрод расположен на расстоянии 20 мкм от выхода из канала; электроды сравнения и вспомогательный находятся на расстоянии 100 мкм друг от друга.
резервуар слива
электрод