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1、P D M S 芯片电泳分离的初步研究幸吴大朋，刘大渔，周小棉，林炳承料中国科学院大连化学物理研究所1 8 0 7 组l1 6 0 2 3采用注塑的方式大批量生产塑料芯片，而且价格便宜，有望在一定范围内取代玻璃芯片和石英芯片。很多微流控研究公司都致力于这一方面的研究，A c l a r a 公司已在P M M A 芯片上取得突破。现在许多研究集中在聚二甲基硅烷( P D M S ) 芯片上，尽管电泳分离在毛细管和石英 及玻璃芯片上取得了很大的成功。但在P D M S 芯片上电泳分离并未取得很好的结果，因此在实际应用P D M S 芯片以前，必须对它的分离性能进行充分的研究。我们主要基于光刻法硅
2、模板方便的制成P D M S 芯片，研究了不同芯片预处理方法和芯片构造以及各种筛分介质对染料和核酸电泳分离的影响，并且对P D M S 芯片上的P C R 进行了初步尝试。芯片制作C A D 绘制芯片图案如图1 所示，分离 通道长4 c m ，宽5 0um ，其他通道长0 5 c m 。高精度激光打印成曝光挡板，微电子光刻技术结合湿化学腐蚀工艺制作了高质量的硅模板，通道深3 0um ，P D M S ( 1 ：1 0S y l g a r d )振动混匀1 0 分钟，真空脱气1 0 分钟，倒在硅F i g u r e1M a s ko fP D M Sm i c r o c h i P模板上，
3、8 5 同化2 小时后取出，打孔1 、2 、3 、4 作为储液槽。无须任何处理可以放在P M M A 、载玻片上或者P D M S 薄片上形成可逆P D M S 芯片，这种芯片可以比较方便的拆开、清洗。也可以J j j 氧等离子处理后，与载玻片或P D M S 薄片形成不可逆封接，这样的芯片可以方便灌入筛分介质、抽洗。P D M S P D M S ，P D M S g l a s s 芯片都可以作为微反应器。试剂、样品、仪器核酸分离：工作缓冲液1 T B E ( 8 9 r a mT r i s ，8 9m M 硼酸，2 m ME D T A ) ，分别溶2 羟丙基甲基纤维素( H P M
4、C2 5 0 c pS i g m a ) ，3 聚乙烯氧烷( P E O5 1 0 5A l d r i c h ) ，4 聚乙烯砒咯烷酮( P V P1 3 1 0 6A l d r i c h ) ，S Y T O X ( M o l e c u l a rP r o b e s ) ，由X1 7 4R FD N AH a eI I I ( 5 0r i g uLT a k a r a ) 。染料分离：I _ ：作缓冲液1 0I I l M 硼砂。罗丹明B( R B ，S i g m a ) 。芯片电泳分离与检测在M i c r o f l u i d i cT o o lK i t(
5、M i c r a l y n e ) 上完成。P C R 反应的引物( T a k a r a ) 与模板( 人血抽提D N A ) 按试剂盒要求在P C R 仪( T e c h g e n e ) 上完成反应，实验室自制的微热循环系统用于芯片P C R 反应。结果与讨论P D M S P D M S 芯片用浓盐酸处理3 0 分钟，然后分别刚二次水、乙醇、缓冲液各冲洗2 分钟，1 0pMR B 针状进样富集分离。吸附拖尾非常严重。1 0 0 5 02 0 02 5 01 1 1 1 1 4 1 ( s e c )F i g u r e21 0p MR BP D M S P D M S 芯片
6、电泳图水文系国家自然科学而上基金( 2 9 9 7 5 0 3 0 ) 、重点基金( 2 0 0 3 5 0 1 0 ) 、重大基金( 2 0 2 9 9 0 3 0 ) 资助项目“通讯联系人：E m a i l ：b c l i n m s d i c p a c c n8 8D N A 样品用二次水稀释至4n g uL 在浓盐酸处理的P D M S P D M S 芯片上，用2 H P M C5 0筛分D N A 片段可以获得较好的分离结果，而P D M S g l a s s 芯片上用P V P 作为筛分介质效果最好，但峰拖尾，峰高与片段长度不成比例这可能是由于P D M S 与玻璃的表
7、面电渗流的差异造成的。在热效应容许的范围内，加大电压可以在短时间内分开的各个片段。实验中用5 0 0 V a m 分离电压，2 5 c m 的有效分离长度，在4 0 秒内完成了中X1 7 4R FD N AH a eI I I 的分离。常规P C R产物稀释后与咖X1 7 4R FD N AH a eI I I 混合后电泳可以很好的分离检测。但是疏水性性较强的单链D N A 分离时吸附非常严重，甚至不山峰。7 07 51 1 m el s e c JF i g u r e34 0 秒内分离巾xI “ 4R FD N A H a el I l ( 进样时“ r l n _ ml t e c )F
8、 i g u r e45 0 0b pP C R 产物与由x1 7 4R FD N A H a e氧等离子体或者盐酸处理的P D M S 芯片的亲水性都提高了，但是对疏水性物质的吸附没有 减少。而且由于短链P D M S 分子的向表面迁移、或者溶液、空气中杂质吸附污染以及表面分子基团构象的转变。表面疏水性不断恢复，电渗流减小。所以采用等离子体或者盐酸处理并不是 理想的方法。P D M S 芯片的表面化学有待进一步研究。芯片P C R 温度循环曲线良好，高温时P D M S 的渗水使P C R 溶液损失严重，而且产量很低。参考文献DCD u f f y , e ta 1 ，A n a lC h e m 1 9 9 8 ，7 0 ，4 9 7 4 - 4 9 8 4DS c h m a l z i n g ，e t a 1 。A n a l C h e m 1 9 9 8 ，7 0 ，2 3 0 3 - 2 3 1 0
