论文总字数：20650字

摘 要

微流控芯片作为一种新型的分析技术平台，其加工技术与应用范围发展迅速，与此同时在微流控芯片集成液相色谱系统的发展也趋于成熟，其中加压平面电色谱有着独特的优势。本文通过借鉴之前一系列用于刻蚀通道的复杂、成本高的仪器方案，拟采用对玻璃基硅胶板进行刻蚀和键合，最终使之成为加压薄层电色谱的分析平台，希望通过简化分离方法和通道刻蚀的步骤来降低芯片生产制造成本。我们通过不断地实验，逐渐摸索出一条可以将玻璃芯片键合的简便方法，探究了一系列芯片键合的实现条件，并不断对通道刻蚀的方法提出优化和改进的方案。本文初步完成了对微流控芯片的键合以及采用丝网印刷进行通道刻蚀的方法尝试，提供了一种快速高效构建色谱通道的思路，后续希望能在此基础上发展加压薄层电色谱，优化色谱分离，达到快速、高分辨、低成本的微流控芯片色谱法。

关键词：微流控芯片 加压薄层色谱 玻璃键合 低成本

Implementation of microfluidic chromatography chip

Abstract

As a new analytical technology platform, microfluidic chip has developed rapidly in processing technology and application scope. At the same time, the development of microfluidic chip integrated liquid chromatography system tends to be mature, in which pressurized plane electrochromatography has a unique advantage. In this paper, a series of complex and high-cost instrument schemes for etching channels are used for reference. It is proposed to etch and bond glass-based silica gel plates, which will eventually become ananalysis platform for pressurized thin-layer electrochromatography. It is hoped that the chip production and manufacturing costs can be reduced by simplifying the separation method and channel etching steps. Through continuous experiments, we gradually found a simple way to bond glass chips, explored a series of chip bonding conditions, and constantly proposed optimization and improvement of channel etching methods. In this paper, the bonding of microfluidic chips and the attempt of channel etching by screen printing are preliminarily completed, and a fast and efficient way to construct chromatographic channels is provided. On this basis, we hope to develop pressurized thin-layer electrochromatography, optimize chromatographic separation, and achieve a fast, high-resolution and low-cost microfluidic chip chromatography.

Key words：Microfluidic chip；Pressurized thin layer chromatography; Glass-bonding; Lower preparation cost

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

绪 论 1

第一章 理论背景简述 2

1.1 微流控芯片材料选择 2

1.2 玻璃基微流控芯片加工技术进展 2

1.3 色谱法简述 4

1.3.1 高效液相色谱与经典液相色谱区别 4

1.3.2 微柱液相色谱法 5

1.3.3 微柱液相色谱的优缺点 6

1.4 平面色谱法 7

1.4.1 平面色谱简介 8

1.4.2 平面色谱法的分类及原理 8

1.4.3 高效薄层色谱 9

1.5 加压平面色谱法 9

1.5.1 超微室 10

1.5.2 加压超微室 10

1.5.3 加压平面电色谱 11

1.6 在芯片上构建色谱的实验思路 12

第二章 实验部分 14

2.1 实验目的 14

2.2 芯片选材与键合工艺 14

2.3 通道刻蚀 15

2.4 实验内容 15

2.4.1 硅酸钾浓度预实验 16

2.4.2 芯片键合的预实验 19

2.4.3 芯片通道构建实验 22

2.4.4 构建通道 23

2.5 实验结果与展望 25

参考文献 27

致 谢 30

绪 论

微流控芯片又称芯片实验室（Lab on a chip），是一种微型的实验装置，可以在厘米级尺寸的特殊材料制作成的芯片上实现分离、分析与检测等 ^[1] 。通过精密技术的加工，例如通道的刻蚀、芯片键合、毛细管电泳，在各种特殊的材料上制作出微结构或者将微结构集成微单元，用来完成现代生物化学等领域的检测分离功能^{[2 ~ 4]}。

微流控芯片的优点主要在于降低了各种昂贵的分离分析样品的消耗，提高了检测效率，简化了大型仪器设备的使用，降低了各项分离分析费用成本，使得各个领域的分析检验技术得到了优化和发展。

微流控芯片可以将样品的预处理、样品的分离、检测等集成一体，按照设计要求，在特定的材料上加工出一定精度的微通道。传统的微流控芯片会在设计和制造通道的过程中花费大量的时间和成本，这些无法避免的缺陷会使得微流控芯片无法大量面向实验室和科学研究的使用，因此我们希望发展出一套快速、简便且低成本的加工方法。

本文为了实现高效液相色谱的高柱效、高分辨率的分离性能，与此同时希望降低高效液相色谱的分离成本，简化分离步骤和色谱仪器，通过湿法刻蚀的方法，在芯片平台上实现加压平面色谱的芯片通道，利用玻璃基硅胶板进行色谱通道的构建、芯片的键合，制作出一种微流控色谱芯片用以实验样品的分离表征。同时希望优化微流控芯片的制作过程，寻找一种合适的、廉价的制造微流控芯片的方法，以便推广到各种实验室中去。

第一章 理论背景简述

1.1 微流控芯片材料选择

由于刻蚀通道是在微观尺度下进行的，因此微流控芯片最重要也最基本的制作前提就是芯片材料的选择，选择合适的芯片有利于芯片的一次性加工和样品分离，此外我们也希望能进一步的简化加工工艺，使得加工成本有所降低

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