芯片毛细管电泳电动进样的数值分析
毛细管电泳出现问题分析
一、无样品峰出现A、检查电流是否稳定：①没有电流。
可能原因——毛细管堵塞或断裂。
解决方法——用水冲洗毛细管，并观察是否有水流出，若无水流出请拆下卡盒检查毛细管两端和窗口是否断裂；毛细管没有断裂的话可以用水反向高压冲洗以试图解决此问题。
缓冲溶液需要过滤，将样品过滤或者离心去除其中的颗粒。
②电流波动很大，直至几乎消失。
可能原因——缓冲溶液中有气泡产生或者区带中样品析出。
解决方法——将缓冲溶液超声脱气，如果还有此现象发生，则可能是样品区带有析出，可以通过降低样品浓度/延长ramptime来试图解决这一问题；对于在缓冲溶液中溶解度不高的样品则需要在缓冲溶液中加入添加剂以解决此问题。
③电流初始值较小，后逐渐增大。
可能原因——样品进样量过大。
解决方法——减少进样量，通常进样参数设置在0.5psi,5sec 左右。
④电流正常。
可能原因：a样品浓度过低：使用高浓度样品测试，如果无法解决则有可能是以下其他原因。
b检测波长设置不正确：请确认被分析物的特征吸收，检查方法中的检测波长设置。
c分离极性错误：对于蛋白样品，请注意蛋白在分离条件下其PI及所带电荷；对于核酸样品，通常条件下会带负电荷。
d样品在毛细管内壁吸附：对于蛋白及核酸样品应尽量采用涂层毛细管分离，或采用极端pH条件或动态涂层防止样品吸附。
e光学检测器或光纤损坏：进行标准样品的测试，如果没有对应的结果出现，则有可能存在硬件问题，请联系工程师。
B、检查毛细管窗口，是否有透明窗口：可能原因——忘记开毛细管窗口或窗口位置不正。
解决方法——重新开毛细管检测窗口，或将窗口调整到正确位置。
二、样品峰出现拖尾可能原因——样品在毛细管内壁吸附。
解决方法——对于蛋白及核酸样品应尽量采用涂层毛细管分离，或采用极端pH条件或动态涂层防止样品吸附。
三、样品峰形不对称A、检查毛细管入口：可能原因——毛细管入口切口不平齐。
解决方法——重新切割毛细管入口，注意毛细管切割方法，不可以用力过猛或反复刮擦。
十一章节高效毛细管电泳分析法
3.缓冲液池
化学惰性，机械稳定性好；
4. 检测器
要求：具有极高灵敏度，可柱端检测； 检测器、数据采集与计算机数据处理一体化；
类型 紫外-可见 荧光 激光诱导荧光 电导
检测限/mol 10-13～10-15 10-15～10-17 10-18～10-20 10-18～10-19
特点 加二极管阵列，光谱信息 灵敏度高，样品需衍生 灵敏度极高，样品需衍生 离子灵敏，需专用的装置；
三、毛细管电泳的进样方式
injection method of HPCE
进样量：毛细管长度的1%-2%；纳升级、非常小；
1. 流体力学进样方式
（1）进样端加压 （2）出口端抽真空 （3）虹吸进样
进样体积 Pd 4π t
128L
2. 电动进样方式
毛细管一端插入样品瓶，加电压；
进样量
（
eo
ef
)Vπ
r
2ct
t
L
进样不均：电歧视现象，淌度大的离子比淌度大的进样 量大；
离子丢失：淌度大且与电渗流方向相反的离子可能进不 去；
特别适合黏度大的试样；
3. 扩散进样 试样通过扩散作用进入分离柱端口处。
内容选择
第一节 概述
generalization
第二节 高效毛细管电泳的理论基础
basic theory of HPCE
1.高压电源
（1）0～30 kV 稳定、连续可调的直流电源； （2）具有恒压、恒流、恒功率输出； （3）电场强度程序控制系统； （4）电压稳定性：0.1%； （5）电源极性易转换；
2. 毛细管柱
（1）材料：石英：各项 性能好；玻璃：光学、机 械性能差；
（2）规格：内径20～ 75μm，外径350～400μm； 长度<=1m
高效毛细管电泳分析法
CGE在分子生物学和蛋白质化学上有着十分广 阔的应用。在分子生物学上实现了包括寡聚核 苷酸纯化、DNA测序和PCR产物的分析，在蛋 白质化学方面用于多肽和蛋白质分子的分子量 测定，原蛋白和结合蛋白的分离等。此外， CGE还可用于其它带电物质的分离，并可通过 加入手性试剂、离子对试剂、络合试剂等添加 剂改变分离的选择性。
离子色谱的固定相是离子交换树 脂。在固定相的表面，分布着许多适 合于分离阴离子的活性中心（如：
+ − — N(CH3 )3 OH，或适合于分离阳离子
的活性中心（如： SO− H+ ）。当被测 — 3 定的混合离子随流动相（淋洗液）流 经固定相时，由于不同离子的电荷数
或离子半径不同，使它与固定相的作 用力大小不同，造成各种离子在相对 运动的两相之间的分配系数不同，因 此，它们在柱中的迁移速度也就不同， 从而达到分离的目的。
图 毛细管分离示意图
在HPCE中电渗流的一个重要特点是具有 平面流型，电渗的驱动力沿毛细管均匀分 布，它使整个流体象一个塞子一样以均匀 的速度向前运动。而在HPLC中流体流型 则是抛物线型的层流，其中心处速度是平 均速度的2倍。
电渗流的平面流型和HPLC中高压泵驱动 所产生的抛物线型层流的速度曲线不同， 不会直接引起样品组分区带在柱内扩张， 这是HPCE获得高效分离的重要原因之一。
3．毛细管凝胶电泳（capillary gel ．毛细管凝胶电泳（ electrophoresis，CGE） ， ）
CGE是80年代后期发展起来的毛细管电泳 的主要分离模式之一，它将凝胶电泳对生 物大分子的高效分离能力和毛细管电泳的 快速、微量和定量分析相结合，成为当今 分离度极高的一种电泳分离技术。
毛细管电泳一般由一个高压电源，一 根毛细管，一个检测器及两个缓冲液 贮液槽及数据记录系统组成，其仪器 结构示意图如图
毛细管电泳法
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。
高效毛细管电泳实验
高效毛细管电泳实验一、实验目的1. 进一步理解毛细管电泳的基本原理；2. 熟悉毛细管电泳仪器的构成；3. 了解影响毛细管电泳分离的主要操作参数。
二、实验原理1．电泳淌度毛细管电泳（CE ）是以电渗流 (EOF)为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的一种液相微分离技术。
离子在自由溶液中的迁移速率可以表示为：ν = μE （1）r 6q πημ= （2）式中ν是离子迁移速率，μ为电泳淌度，E 为电场强度。
η为介质粘度，r 为离子的流体动力学半径，q 为荷电量。
因此，离子的电泳淌度与其荷电量呈正比，与其半径及介质粘度呈反比。
2．电渗流和电渗淌度电渗流（EOF ）指毛细管内壁表面电荷所引起的管内液体的整体流动，来源于外加电场对管壁溶液双电层的作用。
在水溶液中多数固体表面根据材料性质的不同带有过剩的负电荷或正电荷。
就石英毛细管而言，表面的硅羟基在pH 大于3以后就发生明显的解离，使表面带有负电荷。
为了达到电荷平衡，溶液中的正离子就会聚集在表面附近，从而形成所谓双电层，如图1所示。
这样，双电层与管壁之间就会产生一个电位差，叫做Zeta 电势。
但毛细管两端施加一个电压时，组成扩散层的阳离子被吸引而向负极移动。
由于这些离子是溶剂化的，故将拖动毛细管中的体相溶液一起向负极运动，这便形成了电渗流。
电渗流的大小可用速率和淌度来表示：()E EOF ηεξν/=（3） 或者 ηεξμ/=EOF （4）式中νEOF 为电渗流速率，μEOF 为电渗淌度，ξ为Zeta 电势，ε为介电常数。
3．毛细管电泳的分离模式CE 有6种常用的分离模式，其中毛细管区带电泳（CZE ）、胶束电动毛细管色谱（MEKC ）和毛细管电色谱（CEC ）最为常用。
本实验的内容为CZE 。
4．毛细管电泳的基本参数CE 中的分析参数可以用色谱中类似的参数来描述，比如与色谱保留时间相对应的有迁移时间，定义为一种物质从进样口迁移到检测点所用的时间，迁移速率（ν）则是迁移距离（l ，即被分析物质从进样口迁移到检测点所经过的距离，又称毛细管的有效长度）与迁移时间（t ）之比：t l=ν （5）因为电场强度等于施加电压(V)与毛细管长度(L)之比：L VE = （6）就CE 的最简单的模式—毛细管区带电泳（CZE ）而言，结合式（1），可得：tV lL tE l a ==μ （7）在毛细管区带电泳(CZE ）条件下测得的淌度是电泳淌度与电渗流淌度的矢量和，我们称之为表观淌度μa ，即：EOF e a μμμ+= （8）实验中可以采用一种中性化合物，如二甲亚砜或丙酮等，来单独测定电渗流淌度，然后求得被分析物的有效淌度。
毛细管电泳
•
CE开始主要用于蛋白质，多肽的分析,以 后逐渐被广泛应用于生物，化学，医药， 环保等领域。它具有分离效率高，分析速 度快，样品及试剂用量少,洁净无污染等特 点,和HPLC(高效液相色谱法)成为分析化学 中互补的技术。随着生命科学的发展，毛 细管电泳技术也有了广阔的发展空间.目前， 不同分离模式的毛细管电泳技术正成为最 重要的生物样品分离分析手段。
二.毛细管电泳基本原理
1.基本概念
有效长度 (Ld, cm)
迁移时间 (tm min)
毛细管的入口端到检测器窗口的距离；
带电粒子在电场作用下做定向移动的时间；
电泳速度（Ue cm/s） 在单位时间内，带电粒子在毛细管中定向 移动的距离； 电场强度(E V/cm) 在给定长度毛细管的两端施加一个电场后 所形成的电效应的强度；
tm = Lt2/UV
其中， U = Ue/Ueo
可见，在毛细管长度一定，某时刻电压 相同的条件下，迁移时间决定于电泳速 度Ue和电渗流速度Ueo,而两者均随组分 的不同荷质比而异;所以，基于荷质比 的差异就可以实现组分的分离。
Lt---有效长度 V---施加电压 U---溶质总流速 Ue---电泳速度 Ueo---电渗流速度
电泳仪工作示意图
三.毛细管电泳的分离模式
毛细管电泳有多种分离模式，给样品分离提供了不同的 选择机会.根据分离原理可分为:
毛细管区带电泳
毛细管凝胶电泳 CE 胶束电动力学毛细管色谱 毛细管等电聚焦电泳
毛细管区带电泳
毛细管区带电泳(CZE)也 称为自由溶液毛细管电泳, 是毛细管电泳中最简单， 应用最广泛的一种形式。 其分离机理在于：不同离子 按照各自表面电荷密度的差 异也即淌度的差异,以不同的 速度在电解质中移动,而实现 分离。当然，中性物质的淌 度差为零,所以不能以这种形 式分离。
微流控芯片毛细管电泳中电动进样和分离对分离效率的影响
微流控芯片毛细管电泳中电动进样和分离对分离效率的影响李舟;徐光明;方群
【期刊名称】《浙江大学学报（理学版）》
【年(卷),期】2004(31)6
【摘要】电动进样和分离技术是微流控芯片毛细管电泳分析应用中一项重要的技术环节.通过外加电压调节玻璃基材微芯片"十"字通道内的场强分布,改变分析样品在芯片内电渗流的方向和速率,考察样品的分离效率并得出最佳的外加电压控制方案.
【总页数】4页(P657-660)
【作者】李舟;徐光明;方群
【作者单位】浙江大学,化学系,微分析系统研究所,浙江,杭州,310028;浙江大学,化学系,微分析系统研究所,浙江,杭州,310028;浙江大学,化学系,微分析系统研究所,浙江,杭州,310028
【正文语种】中文
【中图分类】O652
【相关文献】
1.基于场放大进样-电动反平衡扫集的毛细管电泳富集分离系统的研究及其在铁矿石检测中的应用 [J], 张效伟
2.基于毛细管电泳及微流控芯片的药物提取分离技术 [J], 宋智瑞;张贝贝;陈缵光
3.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 [J], 陈杰;丁国生;岳春月;唐安娜
4.微流控芯片毛细管电泳在蛋白质分离分析中的应用研究进展 [J], 董娅妮;方群
5.微流控芯片单细胞进样,溶膜及分离检测胞内谷胱甘肽 [J], 高健;殷学锋;方肇伦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
色谱分析法第九章 毛细管电泳法简介-精品文档
5)CGE中使用改性剂
9.5.4毛细管等电聚焦(CIEF) 1)毛细管等电聚焦原理
毛细管等电聚焦属于毛细管电泳中的一种聚焦技术类型，其溶
质通常是蛋白质，分离基于蛋白质等电点(PI)的差异。毛细管内充 满两性电解质和蛋白质溶液，加上一个电场，在毛细管中产生一个
pH梯度。各种蛋白质因为它们的等电点不同，而在毛细管内聚焦为
图9.6 溶质通过毛细管的顺序
图9.7阳离子、中性分子、阴离子 的电泳谱图
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色谱分析法
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1)电渗流的作用 2)电渗流的产生
图9.8 电渗流的产生
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图9.9 不同驱动力的流型和相应的谱带峰形 3)电渗流的速度和迁移率 (1)电场强度
(2)缓冲液的pH值
子的尺寸和离子所带电荷的大小和符号。
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图9.1 毛细管电泳示意图 9.1.2区带电泳 9.1.3引起区带扩散的因素 9.1.4管的直径对对流扩散的影响
9.1.5介质中的电泳
9.1.6毛细管电泳
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9.2毛细管电泳体系 9.2.1概述 从概念上来讲，毛细管电泳体系比较简单。如图9.2所示，其 主要组成有样品池、入口池、出口池、毛细管、检测器、高压电 源、数字结果处理设备，如一台分析仪或一台计算机。
许多狭小的区带。毛细管内的溶液在动力作用下通过检测器而产生 电泳图。
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2)毛细管内形成pH梯度 3)等电聚焦
图9.13 CIEF分离机理示意图
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芯片毛细管电泳电动进样的数值分析郑九文1,闫卫平1,刘 冲2,白吉玲3(1.大连理工大学电子工程系,辽宁大连116024;
2.大连理工大学微系统研究中心,辽宁大连116024;3.中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室,辽宁大连116023)E2mail:daclock@sohu.com
摘要:利用集成毛细管电泳芯片进行生物化学分析时,电动进样是重要的操作步骤之一。本文通过建立数学模型,对“十”字型进样沟道内的电场分布进行了计算机数值模拟,通过改变进样电压和分析沟道内部电场分布,得到了进样及分离时的最佳电压组合。试验结果与模拟计算的结果吻合较好。关键词:集成毛细管电泳;电动进样;数值模拟中图分类号:TN4 文献标识码:A 文章编号:167124776(2003)07/0820328204
Computernumericalanalysisofelectrokineticinjectioninchipcapillaryelectrophoresis
ZHENGJiu2wen,YANWei2ping,LIUChong,BAIJi2ling(1.DepartmentofElectronics,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024
,China;
2.ResearchCenterforMEMS,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China;
3.StateKeyLaboratoryofMolecularReactionDynamics,DalianInstituteofChemicalPhysics,
ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China)
Abstract:Electrokineticinjectionisoneoftheimportantsamplemanipulationssteps,whencapillaryelectrophoresischipisusedforchemicalanalysis,amathematicalmodeldescribingelectricfielddistri2butioninthe‘+’shapemicrochannelispresentedinthispaper.Computersimulationisaccomplishedbymeansofthismodel,simulationrevealedoptimumelectricpotentialatthetimeofinjectionandsep2arationbytheanalysisofelectricpotentialdistribution.Theresultofthecomputersimulationcanbeconfirmedbytheresultoftheexperiment.Keywords:chipcapillaryelectrophoresis;electrokinetictransportation;numericcalculation
1 引 言毛细管电泳芯片(CEChip,CapillaryElec2trophoresisChip)作为生物芯片领域的一个重要分
支,是近几年才出现的微量分析装置,是在常规毛细管电泳(CE)原理和技术的基础上,利用微加工技术在硅、玻璃、塑料等基体上刻蚀出扁平的管道和其他功能单元,通过不同的管道网络、功能单元的设计,实现样品的进样、反应、分离和检测,是一种多功能化的快速、高效、低耗的微型实验装置。CEChip大多数采用电动进样方式。早期设计的进样“注射器”[1]都是直接在分离沟道的两端加电压,将样品驱动进入分离区,这种方法很难对进样量进行精确控制。在毛细管电泳芯片中,通过设计沟道的几何形状,将准备注入的样品限制在一定的体积范围内,就会消除电泳迁移率不同产生的样品
收稿日期:2003205215
基金项目:国家自然科学基金资助项目(60174034)
823微纳电子技术 2003年第7/8期 MicronanoelectronicFechnology/July～
August2003
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net成分的偏差。最简单的是“十”字型沟道,如图1所示,交叉口处的形状会限制注入样品的体积[2]。通过在沟道的4个端口分别加上不同的电压,就可以驱动样品在沟道中运动,改变电压就会改变样品和缓冲液的运动路线,这种方法不需要阀门等装置就可以控制液体的流动。图1 “十”字型沟道示意图(放大后)无阀的流体驱动在沟道的交叉口处会产生液体泄漏,这是由扩散所引起的现象,需要从流体力学的角度来分析。FanHZ等人[3]的研究发现,对于要注入的样品来说,沟道交叉口处的体积会限制样品溶液的形状,研究沟道的形状和体积对注入样品溶液形状的影响是非常复杂的,单从扩散的角度很难解释清楚。参照图1,FanHZ使用的芯片沟道尺寸为:样品池与样品废液池距离为8mm,其中样品池与交叉口的距离为1.6mm;缓冲液池到分离端终点的距离为16mm,其中缓冲液池到交叉口的距离为3mm,沟道宽度为30μm。通过在样品池和样品废液池之间加500V的电压,将一段用荧光素标记的碘酸盐溶液驱动通过交叉口,延时一段时间以后将电压断开,再在缓冲液池和分离终端加1500V的电压将交叉口处的样品驱动进入分离沟道,这时,从检测波形来看,注入时间为1～4s时,荧光素曲线和X轴围成的面积与时间的平方根成正比。如果开始不加500V的注入电压,而仅仅在延时一段时间后加分离电压,则检测到的荧光素波峰面积随着延迟时间的增加而增加,这与HarrisonDJ等人的研究结果[4]是一致的,充分反应了液体扩散的影响。如果注入时间为1s,实验中可观察到,在分离样品时检测到的波峰面积是随着注入电压的增加而线性增加的,这完全出乎意料,因为此前他们认为所要注入的样品体积是被限制在交叉口处的,注入样品多少与所加电压无关。显然,由交叉口注入样品的复杂特性是由所加的进样电压引起的,然而,在电泳迁移率为2.2×10-4cm2/s・V,所加电压为100V时,荧光染料移动275μm的距离,这将补偿在分离时样品沟道内的任何损耗,这表明分离时由于外加电压而使得样品进入分离沟道。既然注入样品的形状和尺寸是影响区带展宽的主要因素,那么控制进样过程就会提高分离效率。总之,荷电物质在微沟道内的运动是相当复杂的,很多现象人们还正在研究之中。目前ChipCE的进样方式分为门进样(GatedInjection)和收缩进样(Pinchedsampleload2
ing)两种,本文仅对收缩进样技术进行研究。收缩进样的过程如图2所示。图2进样前,在U1和U3
之间加一定的电压,为了遏制样品溶液向两边扩散,
在U2和U4上也加一定的电压,使样品溶液主要从U1流向U3。分离时,在U4和U2之间加一定的电压,使样品进入分离沟道进行分离。上述过程,都是依靠精确地改变端口电压来完成的。
图2 收缩进样示意图(阴影代表样品)2 数学模型当固体与液体相接触的时候,如果固体表面带一种电荷,则因静电引力使其周围液体带另一种电荷,在固液界面形成双电层(EDL,electricdouble
layer),二者之间有电势差。当在液体两端施加电压时,就会发生液体相对于固体表面的移动。这种液体相对于固体表面移动的现象就是电渗现象。在EDL内部电场分布由Possion方程控制,但是这个方程不能直接进行计算,Grossman[5]等人在一维模型下推导出了方程的简化形式,本文据此写出二维模型的无量纲方程2Ψ=(kh)2Ψ
(1)
其中Ψ是壁上电荷产生的电势,k-1是Debye层厚度,h是沟道宽度。为了计算方便,式中的变量都是无量纲化的变量,长度用h无量纲化,壁面产生电势Ψ用壁面zeta电势ξ无量纲化。外加电场φ产生的电势满足Laplace方程,
2
<=0(2)
为了降低计算量,在计算机模拟中将“十”字型几何沟道的长度H和宽度W进行了适当的缩小,
最终使用的比例是H/h=7,W/h=5,并且假定沟道宽度h=30μm。Debye层的厚度k-1通常是10-9m的数量级,但是在模拟计算中太小的k
21
会
923MicronanoelectronicFechnology/July～August2003 微纳电子技术 2003年第7/8
期
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net增加运算量,所以计算中有效Debye层厚度为沟道宽度的5%。3 结果与讨论3.1 沟道壁上电荷产生的电场分析通过计算机数值计算,可了解微沟道内部的电场分布和沟道内部的流场分布。通过在计算区域内对式(1)的计算,可以得到沟道内由壁面电荷产生的电场在沟道内的等电势图,如图3所示。图3 壁面电荷产生的电场分布图由图3可知,壁面电荷产生的电场Ψ仅存在于靠近管壁的EDL内部,远离壁面时Ψ迅速降为零。图4很清楚地表明这一结果,它的X轴是在缓冲液沟道内沿图1所示的Y方向上的用沟道宽度h标准化的沟道尺度(图中X轴的坐标很小,显示出电势仅在非常靠近沟道壁上才有值),Y轴是沿Y方向上电势的变化曲线(图中仅给出了图形的一部分),管壁上的zeta电势标准化为1,在靠近管壁处的电势迅速降低,说明在EDL外部壁面电势产生的电场不起主导作用,所以在进样过程中,沟道尺寸、缓冲液、样品及溶液pH值固定下来的时候,外加电场是驱动沟道内部电渗流运动的主导因素,可以通过在毛细管口施加不同的电压实现驱动流体向不同的沟道流动。图4 电势φ变化曲线(放大后)3.2 外加电场实验3.2.1 实验用电泳芯片和试剂实验用缓冲液为100mmol/L的Tris溶液(三羟甲基氨基甲烷),10mmol/L硼酸,EDTA(长春化学试剂厂产品)2mmol/L,染料为2mmol/L的R6G,由于本文的实验仅研究进样,不分离具体的物质,所以直接把染料当作样品。实验用玻璃芯片结构如图5所示。
图5 实验用芯片示意图3.2.2 实验过程实验时,①、②、④储液池存放的是缓冲液,储液池③放的是染料,加电压前要使整个沟道内部都充满缓冲液,用显微镜观察,确认缓冲液已经充满了沟道,不能在沟道中出现气泡,因为加电压时,有气泡相当于“断路”,会导致电压加不上去。进样时在②、③两个储液池加上电压,持续一段时间以后,样品会充满③-②的一段沟道,需要分离的时候,在①、④端口加上电压,撤掉加在②、③上的电压,这时交叉口处的少量样品会被驱动进入分离沟道。然而,进样的时候会产生这样的问题,即充满进样沟道(③-②)的样品在交叉口处会向两旁渗漏,使注入的样品加宽,影响进入分离沟道后样品的分离效率,为此,进样的时候在①、④两端也加上一定的电压,抑制交叉口处的样品渗漏。实验中,首先在端口③加上500V的电压,②接地,①和④浮空,进样时间定为15s(足够样品充满进样沟道),然后将①端加1000V电压,④接地,②、③浮空,使样品进入分离沟道,检测结果如图6(a