文 献 综 述

1. 微流控芯片（microfluidic chip）的介绍

1.1微流控芯片发展现状

微流控芯片（microfluidic chip）又称芯片实验室（Lab on a chip）是当前微全分析系统（Miniaturized Total Analysis-Systems）发展的热点领域。微流控芯片是20世纪90年代发展起来的一个跨学科的新领域，它以分析化学为基础，集进样、分离、检测等功能于一体，具有体积小、成本低、分析速度快等优点。近年来，随着微机械加工技术的不断进步，微流控芯片技术发展猛，并开始在化学、生命科学以及医学器件等领域发挥重要作用。在10~ 100μm宽的沟道系统中对流体或气体进行操控的技术被称为微流控技术, 以微流控技术为核心、通过M EMS技术加工出的应用于生物、化学、生物医学等领域的芯片型微全分析系统被称为微流控芯片。以多聚物为基片的微流控芯片制作方式目前有激光烧蚀法、LIGA 技术、热压法和注塑法等。其中激光烧蚀法和LIGA 技术用来加工玻璃和石英等材料的微流控芯片, 虽然玻璃等具有优良的光学和电学性能,但是存在加工成本高、键合成品率低等缺点。热压法存在生产效率相对较低、芯片质量不稳定等缺点。而注塑法是通过制造金属模具来进行注塑生产的, 一副模具可生产出大量芯片, 降低芯片的成本, 为微流控芯片的广泛应用创造了条件。在国外，美国New M ex ico State 大学的Alex ander Muck 等采用常压光聚合注塑结构成型技术制作具有微通道网络的PMMA 基片。日本东京大学的Fuquan Dang 等采用LIGA 技术加工镍基阳模, 用注塑成型技术制作具微通道网络的PMMA基片。

1.2微流控芯片的应用

在这里主要介绍微流控芯片在医学检测和食品安全检测中的应用。

金属离子虽然在体内含量很低，但却对生命活动起着至关重要的作用。如K ，Ca² ，Na 等调节着重要的离子通道，Fe ，Zn 金属酶的重要配体。等速电泳（ITP）是利用离子的有效电泳淌度的不同，对离子化合物进行定量和定性分析以及样品的浓缩。Prest等在硅胶芯片上利用ITP技术, 通过电导检测实现了对K 、CA 的分离分析。荧光检测是微流控芯片中应用最广泛的检测手段, 金属离子通常不含有荧光基团, 需要经过衍生后才能进行荧光检测分析。Yang等根据三磷酸腺旰（ATP）与钙吸收反应的关系(ATP调控Ca 通道的开、关), 在微流控芯片上研究了ATP浓度改变时Ca 浓度的变化。

一氧化氮(NO)作为一种重要的生物信使分子,在血流调节、信号传导、免疫防御等多种生理及病理过程中发挥重要的作用。检测NO浓度的对疾病诊断具有重要意义。NO很容易被氧化成NO₂^-、NO₃^-,对NO含量的检测多通过检测NO₂^-,NO₃^-来获得。Miyado等在微流控电泳芯片上血液和唾液中NO₂^-,NO₃^-，并在8s内完成了两种离子的分离。

代谢是生命的基本特征。从有生命的单细胞到复杂的人体, 都与周围环境不断地进行物质和能量交换, 这一交换过程称为代谢或物质代谢。对代谢物的分析, 能够帮助人们更好的理解病变过程以及机体内物质的代谢途径。微流控芯片技术为灵活快捷地分

析代谢物提供了新的方法, 一些代谢物的分离、检测已经在微流控芯片上得到实现。体液中葡萄糖浓度与多种疾病相关, 是代谢物检测的重要指标。检测葡萄糖浓度的典型方法就是经葡萄糖氧化酶把葡萄糖氧化为具有电活性的葡萄糖酸和过氧化氢H₂O₂, 然后通过电化学方法进行检测葡萄糖酸或者通过化学发光法检测过氧化氢。这一过程可以方便地在微流控芯片上得到实现。在芯片上, 含有葡萄糖的样品和葡萄糖氧化酶混合,葡萄糖被葡萄糖氧化酶催化氧化, 产生葡萄糖酸和过氧化氢。

在食品中，Dossio等采用芯片电泳-电化学检测（MEC-ED）测定软饮料和糖果中的颜料黄AB、新红、日落黄、新胭脂红和苋菜红这5 种偶氮染料，检测时间均小于300s。同时，他还将传统的通道末端的电极调整到通道上，用于检测软饮料和糖果中的酸性绿S和专利蓝。Lee等在一个芯片上设计了三条平行通道用于检测果汁、咸鱼、面条、红辣椒粉、韩国传统酒中的色素（ 艳蓝FDF、靛蓝、固绿FDF、苋菜红、赤藓红、诱惑红、丽春红4R、酒石黄、日落黄FDF），其灵敏度比传统方法胶束电色谱-电化学检测法高10800倍。Wang将微流控芯片用于检测水中的有机磷农药残留，对氧磷、甲基对硫磷和杀螟松的检测，检测时间均小于140s。Garcia等采用芯片电泳-脉冲安培检测含硫抗生素，青霉素和氨苄青霉素的检测限为5μmol*L^-。刘伟等将在线固相萃取化学发光微流动注射分析芯片用于牛奶中β-内酰胺类抗生素的测定，并检出青霉素、头孢拉定、头孢羟氨苄等的含量。