微流控芯片分析

电泳微流控芯片是一种结合了电泳和微流控技术的创新型生物分析工具。该技术整合了微流体学的优势，通过微小尺度的通道、电场和高度灵活的流动控制，实现了对生物分子的高效分离、检测和分析。——技术原理——电泳原理：在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象。电泳微流控芯片技术可以分为两种主要类型：毛细管电泳和芯片上电泳。毛细管电泳利用单根毛细管作为分离通道，而芯片上电泳则将电泳所需的缓冲液、电极等组件集成到一个微流控芯片上，实现设备的微小化和自动化。这种集成化设计使得电泳微流控芯片具有高通量、高效率、低样品消耗和快速分离等优点。电泳微流控芯片的原理主要基于电场驱动下的带电粒子在微尺度流道中的迁移与分离。具体来说，电泳微流控芯片利用微加工技术在芯片上构建微米级的流道，这些流道用于容纳电泳缓冲液。当在芯片两端施加电场时，缓冲液中的带电粒子（如DNA、蛋白质等）会根据其电荷和电场方向发生迁移。不同带电粒子由于其电荷、质量和形状的差异，在电场中的迁移速度会有所不同，从而实现粒子的分离。——应用领域——电泳微流控芯片的应用领域非常广泛，涵盖了多个重要的科学和工业领域。以下是其主要的应用领域：1、生物医学：在生物医学领域，电泳微流控芯片技术主要用于DNA片段、多肽、蛋白质等生物分子的分离和分析。它被认为是后基因时代中最有希望攻克蛋白质研究、基因临床诊断等科学难题的分离分析手段之一。此外，电泳微流控芯片技术也被用于PCR反应，可以大大简化操作步骤，显著提高检测效率。2、新药物合成与筛选：电泳微流控芯片技术在新药研发过程中发挥着重要作用。它可以用于药物分子的分离和筛选，从而加速新药的研发进程。3、食品和商品检验：电泳微流控芯片技术可以用于食品中添加剂、污染物等的检测和分析，确保食品的安全和合规性。同时，它也可以用于商品的质量控制和检验。4、环境监测：在环境监测领域，电泳微流控芯片技术可用于水、土壤、空气等环境样本中有害物质的检测和分析，为环境保护和污染治理提供科学依据。5、刑事科学：电泳微流控芯片在法医学中具有重要的应用，特别是在DNA分离、检测和分析方面，对于个体身份的鉴定和犯罪现场的物证分析具有重要意义。6、其他科学领域：此外，电泳微流控芯片技术还广泛应用于军事科学、航天科学等其他重要科学领域，为这些领域的研究和发展提供了强大的技术支持。——优势——1、高分辨率和快速分离：微流控芯片中的通道尺寸小，因此具有较高的分辨率和更快的分离速度。这使得它能够在短时间内准确地分离和识别出各种生物分子，如DNA、蛋白质等。2、低样品和试剂消耗：由于微流控芯片中的流体通道尺寸微小，所需的样品和试剂量大大减少。这既降低了分析成本，也减少了生物样本的浪费，对于珍贵的生物样本尤其重要。3、高通量分析能力：微流控芯片可以并行处理多个样品，实现高通量分析。这大大提高了分析效率，使得在短时间内能够处理更多的样本，适用于大规模的生物分子分析任务。4、易于集成和自动化：电泳微流控芯片可以与其他技术（如质谱联用）实现联合分析，进一步提高分析的准确性和灵敏度。此外，微流控芯片技术易于实现自动化，减少了人为操作的误差，提高了分析的准确性和可靠性。5、微型化和便携性：电泳微流控芯片采用微型化设计，使得整个分析系统更加紧凑和便携。这使得它可以在现场进行实时分析，无需复杂的实验室设备，为现场检测和即时分析提供了便利。保利微芯公司简介保利微芯科技有限公司隶属中国保利集团公司，由保利置业集团有限公司投资，设计研发微流控生物芯片,公司具备技术先进的微流控生物芯片设计制造能力，已形成创新性的、技术领先的微流控芯片整体解决方案。可以承接国内外芯片设计、应用公司的微流控芯片生产订单，为即时诊断（POCT）、基因测序、环境保护、食品安全和科学研究等应用领域的客户提供有核心竞争力的高性价比芯片产品。

贾伟沃特世科技（上海）有限公司实验中心对于痕量样品的液质分析，往往需要纳升级液相（nanoLC）作为分离工具。但是由于纳升液相采用极细管路（内径25-100微米），以及极低流速（200-450nL/min）的原因，在nanoLC使用中，微小的操作误差就会对其分离性能造成巨大影响，甚至导致实验失败。图1（左）显示了纳升毛细管在切割使用中可能存在的问题。为了减小nanoLC的操作难度，沃特世推出了纳升微流控芯片——Trizaic。它将众多的管路与色谱柱整合为一体，在方寸之间实现了nanoLC 的轻松操作。Trizaic作为沃特世的纳升级微流控芯片系统，以UPLC技术为起点，远远超越了其它微流控芯片产品目前的HPLC水平。自然而然，与其它微流控芯片比较，Trizaic天然地具有了UPLC较HPLC的巨大的性能优越性。通过两者的对比， Miller教授于Current Trends in Mass Spectrometry期刊发表的论文中清晰地显示出了Trizaic所能提供的，而HPLC级微流控芯片所无法企及的卓越性能（图1右）。图1. 左：纳升液相切割放大图。右：Trizaic与HPLC微流控芯片分析效果比较。Trizaic不但具有强大的分离性能，在它的结构设计中，更是考虑到了实际使用的便捷性。其主要的特点如下：■ Trizaic使用亚2纳米级填料，这是其超群的分离性能的基础。■ Trap Column与 Analytical Column同时内置于Trizaic内，避免了连接纳升管路所需的精细操作，也因此提高了实验的重现性和稳定性。■ 不必分流，就可实现精确稳定的纳升流速控制。不分流设计可为实验室节省巨大的高纯度流动相购买费用及废液处理费用。■ Trizaic可进行自动控温，保证分离的精确重现性。■ 自动储存记录Trizaic的使用情况，实验追溯轻松便捷。图2. Trizaic内部结构示意图（左图中阴影中）及外观（右）。为了实现卓越的分离性能，不同于其它微流控芯片， 在Trizaic的设计中，沃特世创造性地使用了陶瓷材料，以适应UPLC所必需的材质强度。通过激光蚀刻、高温加压融合、信息储存芯片植入等过程， Trizaic成品不但外观小巧、使用简便，更具有卓越的稳定性。在多达几百的重复实验中，T RIZAIC可以轻松做到并保持卓越的分离性能（图3）。图3. Enolase蛋白酶切混合物（70fmol）使用Trizaic分离分析。图中从上至下依次为第15次、215次、475次重复实验分析色谱图。结果显示出了Trizaic优秀的重现性和稳定性。 关于沃特世公司 (www.waters.com)50多年来，沃特世公司(NYSE:WAT)通过提供实用和可持续的创新，使医疗服务、环境管理、食品安全和全球水质监测领域有了显著进步，从而为实验室相关机构创造了业务优势。作为一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术的开创者，沃特世技术的重大突破和实验室解决方案为客户的成功创造了持久的平台。2011年沃特世公司拥有18.5亿美元的收入，它将继续带领全世界的客户探索科学并取得卓越成就。###Waters, UPC2, UltraPerformance Convergence Chromatography, ACQUITY, NuGenesis, UPLC, TruView, XSelect, XBridge, Synapt, Xevo 和 Engineered Simplicity是沃特世公司的商标。联系方式：叶晓晨沃特世科技（上海）有限公司 市场服务部xiao_chen_ye@waters.com周瑞琳(GraceChow)泰信策略(PMC)020-8356928813602845427grace.chow@pmc.com.cn

p style="text-indent: 2em "2017年9月26日，清华大学和岛津中国联合举办的首期微流控芯片质谱联用细胞分析讲习会(The First Workshop on Chip-MS for Cell Analysis)在岛津中国质谱中心举行。讲习会展示了由清华大学林金明课题组研究开发的多通道微流控芯片-质谱联用的接口技术以及芯片上细胞培养与观察研究的最新成果，同时也展示了岛津高性能质谱检测仪器与多通道微流控芯片联用的广阔发展前景。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/130e3014-8846-414d-b449-a86e3999d5a8.jpg" title="1.jpg"//pp style="text-align: center "strongspan style="text-indent: 2em "讲习会现场/span/strong/pp style="text-indent: 2em "岛津中国事业战略室产品企划部部长端裕树博士致欢迎词。他表示，多通道微流控芯片-质谱联用（Chip-MS）系统是清华大学林金明教授长期攻克的研究课题，获得多项的中国发明专利，2016年这项成果与岛津公司合作，结合岛津现有的高性能质谱，成功地研制了具有多通道芯片细胞培养、显微观察、细胞代谢富集与分离、高灵敏质谱检测等多种功能的分析仪器。虽然还没有正式对外发售，但是该系统的功能、性能已经基本达标。因此，采用workshop这种非正式的形式来和大家进行交流。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/e0550fe2-1703-4e06-a0c7-ca82fa599559.jpg" title="2.jpg"//pp style="text-align: center "strongspan style="text-indent: 2em "岛津中国事业战略室产品企划部部长 端裕树/span/strong/pp style="text-indent: 2em "林金明教授向与会者介绍，细胞是生命体最基本的结构和功能单元。对细胞及其代谢物的分析对于疾病诊断、药物筛选、细胞识别、细胞定量、细胞代谢、细胞生理过程和细胞相互作用等研究的意义重大。细胞分析的难点在于：细胞尺寸微小（微米级），难于操纵；细胞内待测物含量少，需高灵敏度检测；细胞内生物学容量大，需高通量分析。为此，林金明课题组开始了采用微流控芯片系统和质谱系统进行细胞共培养和细胞分析的研究，并于2012年开始陆续发表了一系列高水平相关论文，先后在国内外重要学术期刊上发表研究论文50多篇，申请国家发明专利12项，获得授权发明专利6项。2016年，林金明课题组在自主研发的多通道微流控芯片质谱联用接口的基础上，结合岛津先进的质谱检测仪器，与岛津中国质谱研发中心开展合作，开发Chip-MS细胞分析系统。该系统有三大难点：多通道芯片与质谱联用；细胞共培养；细胞形态观察。目前，第一代Chip-MS系统已经基本完成，预计明年初正式发售。该系统由细胞培养基注入系统、细胞培养芯片系统、代谢物富集分离系统和质谱检测系统四部分组成。该系统还可用于细胞的药物代谢、环境污染物对细胞成长过程的影响、营养物质对细胞培养过程的影响、疾病机理、细胞的分选和检测等研究。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/58b3d4f8-888c-4169-bf38-570ceb54f2cf.jpg" title="3.jpg"//pp style="text-align: center "strongspan style="text-indent: 2em "清华大学教授 林金明/span/strong/pp style="text-indent: 2em "清华大学化学系博士研究生张婉玲对微流控芯片质谱联用系统的实验方法做了详细介绍。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/f273b176-a05c-48d8-b154-76e45661cb68.jpg" title="4.jpg"//pp style="text-align: center "strongspan style="text-indent: 2em "清华大学化学系博士研究生 张婉玲/span/strong/pp style="text-indent: 2em "岛津中国质谱中心中心长滨田尚树向与会者介绍了岛津中国质谱中心的定位、仪器、研究项目等情况。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c8c2a041-e2cd-47b4-9c4a-37c6b69cd394.jpg" title="5.jpg"//pp style="text-align: center "strongspan style="text-indent: 2em "岛津中国质谱中心中心长 滨田尚树/span/strong/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/33e66341-fd0f-4461-b079-a0f2b057ce43.jpg" title="6.jpg"//pp style="text-align: center "span style="text-indent: 2em "strong博士生张婉玲与岛津工作人员在为与会者演示Chip-MS系统的实验方法/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/6745bfe1-0529-4245-ac90-3ace0a1b1a72.jpg" title="14.png"//pp style="text-align: center "strongspan style="text-indent: 2em "微流控芯片-质谱联用细胞分析系统由细胞培养基注入系统、细胞培养芯片系统、代谢物富集分离系统和质谱检测系统四部分组成/span/strong/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/27909020-b8b0-4e8c-82e6-1fd1d0644b2b.jpg" title="8.jpg"//pp style="text-align: center "strongspan style="text-indent: 2em "岛津中国质谱中心工作人员向与会者介绍岛津质谱产品和技术/span/strong/pp style="text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "据悉，第二期微流控芯片质谱联用细胞分析讲习会将于今年12月下旬举办，举办地点初步确定在上海。/span/p