三维网络结构在微通道内表面上的构筑及其在痕量蛋白质富集分离上的应用

微流控技术(Microfluidics Technology)作为芯片实验室的一项关键技术，具有样品用量少、传质传热快、比表面积大等优点，在蛋白质等生物分子的富集、分离及分析上显示出了巨大的优势。本项目基于申请人前期完成的国家自然科学基金的研究基础，拟在毛细管型微流控通道中构筑具有可控孔径和分布的三维网络结构，同时寻找增强该网络结构的稳定性及其与微通道内壁结合力的有效手段；以其独特的、充满微通道内部空间的三维网络结构为基础，对其进行生物活性修饰、功能化设计等操作，借助材料表面与生物分子之间的特异性相互作用，设计出具有特定蛋白质富集分离功能的微流控器件，发展具有高通量、高灵敏度、高精度的生物分子分离技术，拓展微流体技术的应用范围。

痕量蛋白质研究是蛋白质组学中的重要组成部分，对其进行高通量分离富集是实现进一步分析的基础。微流控技术在蛋白质分离富集方面显示出了巨大的优势，在微通道内构筑三维网络结构材料，利用其比表面积大、结构稳定、易于修饰的优点，有望实现高效分离。主要研究成果如下：. [I] 微通道内低维功能材料的制备及其在蛋白质分离富集中的应用.（1）通过microfluidic chemical method（MCM）方法在微通道内构筑片状NiO阵列，所构建的微流控器件可在停留时间为120s内对牛血红蛋白（BHb, 0.5 mg mL-1）进行选择性吸附；.（2）通过MCM构筑菱状Zn(OH)F纳米棒阵列，所构建的微流控器件可在一定条件下对蛋清中的溶菌酶进行选择性吸附；.（3）设计制作了基于图案化BiOCl片状阵列及Pt@ZnO阵列的微流控器件，为痕量蛋白富集打下了良好的工作基础；.[II] 微通道内三维网络结构的构筑及其在蛋白质分离检测中的应用.（1）通过MCM在微通道内构筑得到鸟巢状Zn(OH)F网络结构，利用原位化学修饰得到Zn(OH)F@ZnS，可在60s内对牛血清蛋白（0.5 mg mL-1）进行完全吸附；而Zn(OH)@ZnS@Ag则表现出极佳的SERS活性，检测限达到pM级； .（2）通过MCM构筑的 ZnO/Zn(OH)F纤维状网络结构，可在60s内对BHb（0.5 mg mL-1）进行选择性吸附，并对实际血样中的Hb也实现了很好的选择性吸附；.[III] 应用于痕量蛋白富集的微通道内三维网络结构分离功能材料的制备 .（1）以单分散PMMA微球为模板构筑反蛋白石结构TiO2-ZrO2，由此构建微流控器件，并将其成功应用于磷酸化肽富集； .（2）通过化学修饰制备三维网络结构Zn(OH)F@TiO2-ZrO2，所构建的微流控器件可对酪蛋白酶解物（100 fmol）中磷酸化肽进行富集分离，且其微通道富集容量高达11800 gcm-3。. 项目共发表SCI论文9篇；申请中国发明专利5项，其中4项已经获得授权。