基于磁性温敏微凝胶的多重响应微流控蛋白质分析芯片的研究

本项目合成具有双重响应磁性温敏微凝胶，将其应用于微流控微通道，对蛋白质等生物分子的分离以及蛋白质的传输与转化等方面开展系统研究。利用磁性温敏微凝胶所具有的温敏性和磁性，改变温度和磁场条件，实现对蛋白质在微通道中的定位和吸附脱附的可控操纵，阐述其对蛋白质等生物大分子的吸脱附和分离的规律性和机理，结合微加工技术，构建具有外场（磁场和温度）响应性能的微流控蛋白质分析芯片系统，实现对特定蛋白质和生物分子在微通道中的定位、识别、分离等可控操纵。构建具有多功能响应的微流控蛋白质分析芯片系统。本项目的实施，不仅对建立蛋白质预处理、富集和分离的微流控系统的基础研究有所贡献，而且也具有实际的应用价值。

将磁性纳米材料与温敏材料有效集成，合成出磁性温敏纳米复合颗粒，并考察了该复合颗粒的性能以及对酶等生物大分子的吸附与脱附性能，掌握分子在磁性温敏微凝胶上吸、脱附转化的规律以及对酶的固定化作用。合成出系列性能优越的温敏微凝胶、温敏可降解凝胶以及温敏无机纳米复合材料，并将温敏材料用于微芯片，研制出一种适配体亲和探针及其复合物预富集和电泳分离的一体化玻璃芯片。采用原位光聚合方式在芯片通道的特定位置聚合一段温敏PNIPAM纳米孔聚合物薄膜，利用该薄膜的尺寸排阻效应，分别实现了对DNA适配体、凝血酶适配体模型分子与凝血酶特异性结合的复合物的富集，有效地提高了检测灵敏度。在玻璃芯片表面通过光嫁接线性PNIPAM聚合物的方法开发出一种智能玻璃界面，详细研究其在微流控芯片固定化酶反应器构建中的应用，利用温敏聚合物具有随外界温度不同而产生亲疏水变化的特性，构建了基于酶分子与聚合物之间亲疏水作用的芯片可逆固定化酶反应器，并以葡萄糖氧化酶为模型体系，研究其在芯片通道内整体柱三维网络中的吸附/释放过程，采用安培检测法对酶反应器性能进行了评估，取得了良好的效果。构建的功能化芯片酶反应器，它基于酶催化反应的微流控芯片装置，通过将酶的高特异性、选择性与微流控芯片的高效高通量、低消耗和快速分析等特点相结合，为临床诊断、化学分析和生命科学等领域提供了强有力的研究平台。