运动磁场对毛细管电泳和微流控芯片系统分离影响的研究及相关仪器的研制

毛细管电泳和微流控芯片以高效、快速、微量、经济、环保、简便等特点，已广泛应用于化学、生物医学、环境科学、药学等各领域。进一步提高它们的分离能力，是重要的研究方向之一。提高分离电压可以改善分离度，但电压太高会造成放电；而通过加长通道长度则改善不大，因为此时分离电场梯度随之下降。因此通常是探索表面修饰和各种分离介质的影响，而此项工作非常繁琐。外置固定磁场有利于磁性颗粒的分离，但一般的分子或离子的磁响应性很弱，无助于提高分离度。本项目提出，在毛细管电泳和微流控芯片的分离通道外设置高速运动的交变磁场，可产生强的感生电场，通过横向电场力对离子、极性分子和细胞实施影响，以提高分离度，这对复杂样品的分离分析具有十分重要的意义。探讨交变运动的磁场对组分分离的影响因素和规律，优化交变运动磁场的几何结构参数和电气参数；研制出相关的仪器装置；将建立的新方法和研制的新装置初步应用于复杂药物的分析和细胞的分离检测。

在分离分析方法中，提高物质的分离能力是重要的研究方向之一。对毛细管电泳和微流控芯片，提高分离电压可以改善分离度，但电压太高会造成放电；而通过加长通道长度则改善不大，因为此时分离电场梯度随之下降。因此通常是探索表面修饰和各种分离介质的影响，而此项工作非常繁琐。本项目提出在毛细管电泳和微流控芯片的分离通道外设置高速运动的交变磁场，产生强的感生电场，通过横向电场力对离子、极性分子和细胞等实施影响，以提高分离度。本项目按研究计划已基本完成。（1）研制了磁极旋转式交变运动磁场装置，研究了交变运动磁场对毛细管电泳分离的影响，磁场的线速度越快;或磁场强度越强，分离度越高。（2）研制了三种磁体固定式交变磁场装置，包括环状电磁铁、罐状电磁铁和柱状电磁铁，研究了它们对分离的影响。通过线圈的电流越大，分离度也越高。（3）研制了移相式交变运动磁场装置，研究了移相式交变运动磁场对毛细管电泳分离的影响，分离度改善不明显。（4）初步研究了配置交变运动磁场装置的毛细管电泳和微流控芯片系统在药物分析中的应用。