[实用新型]一种用于集成固相萃取柱的微流控芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片，具体地说是一种用于集成固相萃取柱的微流控芯片。

背景技术

固相萃取(SPE)技术广泛应用于分离/纯化、浓缩或富集痕量被测物、除去干扰物(如盐等)，提高被测物的浓度和检测灵敏度，是一种常用和重要的样品预处理方法。SPE技术的微型化，即微流控芯片SPE技术，是指利用芯片微加工技术所形成的微通道结构以及微阀/微泵等控制单元，在微流控芯片平台上完成SPE操作的一种微型化样品处理技术。芯片SPE技术具有许多常规SPE技术所不及的优点，比如萃取速度快、样品/试剂消耗低、可与其他操作单元集成、可阵列化等，是实现微全分析系统(μ-TAS)的一种必不可少的操作单元。

目前，已经出现了多种形式的基于微流控芯片的SPE方法，可应用于从多种小分子到蛋白质、核酸等大分子的分离/富集中。根据固相萃取柱的不同制作方法，这些基于微流控芯片的SPE方法可分为开口管柱、整体柱和填充柱芯片SPE方法三种类型。其中，前两种方法对芯片制作的要求不高，但它们要么因为较小的比表面积而导致其固定相负载容量偏低，比如文献[1 Kutter J P，Jacobson S C，Ramsey J M.J Microcolumn Sep.2000，12：93-97。2 Broyles B C，Jacobson S C，Ramsey J M.Anal.Chem.2003，75：2761-2767。]；要么因为采用较复杂的聚合反应，限制了其固定相的种类和对有机溶剂的耐受性[3 Yu C，Davey M H，Svec F，Frechet J M J.Anal.Chem.2001，73：5088-5096。]，或者因采用热诱导聚合反应而较难使整体柱结构固定在微通道内的特定位置[4 Wolfe K A，Breadmorel M C，Ferrance J P，et al..Electrophoresis 2002，23：727-733。5 BreadmoreM C，Wolfe K A，Arcibal I G，et al..Anal.Chem.2003，75：1880-1886。]，使其很难成为一种通用的芯片SPE方法，因而在一定程度上限制了这些方法在芯片SPE技术上的应用。采用特殊的微加工技术，可在芯片制作过程中直接在通道内形成特殊的微结构，用以阻挡填充的固定相微粒，从而形成填充型固相萃取柱[6 Oleschuk R D，Shultz-Lockyear L L，Ning Y，etal..Anal.Chem.2000，72：585-590。7 Jemere A B，Oleschuk R D，OuchenF，et al..Electrophoresis 2002，23：3537-3544。]。由于填充柱萃取效率较高，可利用的填料种类多且填充过程相对简单，可利用电渗流或压力引入填充微粒，而且可通过反压冲出使用过的填充微粒，从而可不断更新填充柱。但由于该方法采用“差异刻蚀”法制作芯片中的双围堰式微结构，需要在同一芯片表面连续两次进行光刻/蚀刻过程，难度大、周期长、成本高，仍然限制了其广泛应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种相对简便且成本低廉的、带有双围堰式结构的微流控芯片，不仅为芯片SPE技术的广泛使用提供更多的可能，而且为其进一步集成化打下良好的基础。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于集成固相萃取柱的微流控芯片，芯片由上、下二层基片封接而成，其上层基片设有进样口、出样口及微通道，在上层基片的微通道上设有微粒引入通道及其入口，在微粒引入通道的入口与进样口和出样口之间分别设有坝结构，坝结构的顶面与下层基片间存有缝隙，二个坝结构形成了一双围堰式结构，二个坝结构之间的微通道形成填充柱床通道。

所述芯片材料为石英、玻璃或能以它们为模板的各种聚合物(如：聚二甲基硅氧烷或PDMS)以及它们的复合体；填充柱床通道内填充有固定相微粒。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型芯片微通道内含有双围堰式微结构，可用来阻挡填充的固定相微粒；芯片含有一个微粒引入通道，通过该通道可实现固定相微粒的填充和更新。

2.本实用新型双围堰式结构的围堰深度可控且小于所填充微粒的直径。其微粒引入通道的长度、宽度和深度可为任何可得到的值。

3.本实用新型提供的用于集成固相萃取柱的微流控芯片，适合填充不同种类和大小的色谱固定相微粒，从而可应用于不同的分析对象。