本文關(guān)鍵詞：基于微液滴紙噴霧離子化的“質(zhì)譜傳感器”的構(gòu)建與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：開(kāi)發(fā)高選擇性、高靈敏度和快速時(shí)間響應(yīng)的分析方法是對(duì)復(fù)雜微環(huán)境進(jìn)行化學(xué)監(jiān)測(cè)的前提。但是,目前常用的電化學(xué)和光學(xué)傳感器往往針對(duì)已知物,并且分析物需要具備相應(yīng)的響應(yīng)活性。質(zhì)譜作為一種免標(biāo)記、分子特異性、靈敏的通用分析方法,將其發(fā)展為傳感器顯然具有重要的研究?jī)r(jià)值。本文以連續(xù)微液滴的紙噴霧離子化為基礎(chǔ),構(gòu)建了一種新型的“質(zhì)譜傳感器”,同時(shí)與微流控技術(shù)結(jié)合建立在線集成分析平臺(tái),并利用這些方法開(kāi)展相關(guān)生命分析化學(xué)應(yīng)用研究:首先綜述并分析了微液滴系統(tǒng)、微流控技術(shù)和質(zhì)譜分析等領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r和技術(shù)瓶頸,論證構(gòu)建“質(zhì)譜傳感器”的意義。以重力和靜電作用作為推動(dòng)力,提出了一種新的亞微升級(jí)大小液滴生成和在線紙噴霧離子化質(zhì)譜分析方法,并研究了影響微液滴大小和時(shí)間間隔的因素。每一個(gè)微液滴均可在離子流圖中產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的峰。這一“質(zhì)譜傳感器”成功用于胺醛縮合反應(yīng)的監(jiān)控和水果中分子的直接分析和定位,從而初步表明了其應(yīng)用前景。進(jìn)一步,利用更細(xì)的毛細(xì)管產(chǎn)生更小的液滴,同時(shí)引入微透析單元,建立微透析-紙噴霧離子化-質(zhì)譜分析系統(tǒng)。此外,二氧化硅包被的紙基質(zhì)使紙噴霧離子化性能得到顯著提升。對(duì)于體積為50 nL的微液滴,方法最高分辨率可以達(dá)到約1.5 s。細(xì)胞培養(yǎng)液中葡萄糖濃度的在線監(jiān)控得以實(shí)施,并以激素對(duì)其的調(diào)控作為模型開(kāi)展研究。為了建立自動(dòng)化、在線的多通道微流控芯片-質(zhì)譜分析平臺(tái),設(shè)計(jì)并制作了一套裝置用于毛細(xì)管的微取樣。毛細(xì)管的運(yùn)動(dòng)通過(guò)電腦編程,從而以微液滴的形式(體積一般幾十納升)從不同的微流控通道內(nèi)吸取樣品,樣品之間被空氣柱間隔。濃度梯度實(shí)驗(yàn)證明方法的可行性和分析性能后,利用質(zhì)譜滴定法測(cè)定了非共價(jià)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)復(fù)合物中結(jié)合常數(shù)。最后,引入細(xì)胞培養(yǎng)單元,以乳酸外排為例,通過(guò)在線微流控芯片-質(zhì)譜分析平臺(tái)研究細(xì)胞代謝。細(xì)胞代謝物的實(shí)時(shí)監(jiān)控、藥物對(duì)不同類型細(xì)胞差異化作用效果、藥物的劑量-響應(yīng)評(píng)價(jià)等三方面工作得以開(kāi)展,展示了這一平臺(tái)在細(xì)胞分析中的潛力。
【關(guān)鍵詞】：質(zhì)譜 紙噴霧離子化 微液滴 微流控芯片 細(xì)胞分析
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O657.63;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 主要符號(hào)對(duì)照表9-11
• 第1章 微液滴系統(tǒng)、微流控技術(shù)與質(zhì)譜分析11-27
• 1.1 引論11
• 1.2 微液滴系統(tǒng)研究11-16
• 1.2.1 微液滴的產(chǎn)生13-14
• 1.2.2 微液滴系統(tǒng)的在線分析方法14-16
• 1.3 微流控技術(shù)與生命分析化學(xué)研究16-21
• 1.3.1 紙基微流控芯片16-19
• 1.3.2 微流控芯片與質(zhì)譜的聯(lián)用分析19-21
• 1.4 質(zhì)譜離子化技術(shù)21-25
• 1.4.1 常態(tài)離子化21-24
• 1.4.2 紙噴霧離子化24-25
• 1.5 本研究主要內(nèi)容和意義25-27
• 第2章 液滴連續(xù)生成和紙噴霧離子化質(zhì)譜監(jiān)控方法的建立與應(yīng)用27-40
• 2.1 本章引論27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-30
• 2.2.1 材料和試劑28
• 2.2.2 液滴的產(chǎn)生28
• 2.2.3 紙噴霧離子化和質(zhì)譜28-29
• 2.2.4 胺醛縮合反應(yīng)的監(jiān)控29
• 2.2.5 水果分析29-30
• 2.3 結(jié)果與討論30-39
• 2.3.1 亞微升級(jí)大小液滴的產(chǎn)生30
• 2.3.2 液滴體積和時(shí)間間隔的控制30-33
• 2.3.3 模式分析物33-34
• 2.3.4 胺醛縮合反應(yīng)的監(jiān)控34-36
• 2.3.5 水果中分子的直接檢測(cè)和定位36-39
• 2.4 小結(jié)39-40
• 第3章 紙噴霧離子化接口微取樣液滴與質(zhì)譜用于細(xì)胞培養(yǎng)的化學(xué)監(jiān)控40-53
• 3.1 本章引論40-41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分41-42
• 3.2.1 材料與試劑41
• 3.2.2 微液滴產(chǎn)生和紙噴霧離子化質(zhì)譜41-42
• 3.2.3 微透析單元的建立和整合42
• 3.2.4 細(xì)胞培養(yǎng)和在線化學(xué)監(jiān)控42
• 3.3 結(jié)果與討論42-52
• 3.3.1 微液滴產(chǎn)生42-44
• 3.3.2 紙噴霧離子化質(zhì)譜性能與優(yōu)化44-47
• 3.3.3 定量分析47-48
• 3.3.4 微透析提取效率48-49
• 3.3.5 細(xì)胞培養(yǎng)液的在線化學(xué)監(jiān)控49-52
• 3.4 小結(jié)52-53
• 第4章 在線多通道微流控芯片-質(zhì)譜及其在量化蛋白質(zhì)非共價(jià)相互作用中的應(yīng)用53-66
• 4.1 本章引論53-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-57
• 4.2.1 材料與試劑54
• 4.2.2 微流控芯片制作54-55
• 4.2.3 微流控芯片 -質(zhì)譜平臺(tái)構(gòu)建和濃度梯度實(shí)驗(yàn)55-56
• 4.2.4 蛋白質(zhì)分析56-57
• 4.3 結(jié)果與討論57-65
• 4.3.1 多通道微流控芯片 -質(zhì)譜分析性能57-58
• 4.3.2 苯丙氨酸 -瓜氨酸濃度梯度實(shí)驗(yàn)58-61
• 4.3.3 蛋白質(zhì)非共價(jià)作用量化分析61-65
• 4.4 小結(jié)65-66
• 第5章 在線微流控芯片-質(zhì)譜研究細(xì)胞代謝：以乳酸外排為例66-77
• 5.1 本章引論66-68
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分68-69
• 5.2.1 材料與試劑68
• 5.2.2 乳酸的紙噴霧離子化檢測(cè)68
• 5.2.3 基于微流控芯片的細(xì)胞培養(yǎng)及其外排乳酸的質(zhì)譜監(jiān)控68
• 5.2.4 藥物評(píng)價(jià)68-69
• 5.3 結(jié)果與討論69-75
• 5.3.1 乳酸質(zhì)譜分析條件的優(yōu)化69
• 5.3.2 定量分析69-73
• 5.3.3 Hep G2細(xì)胞和MCF-7 細(xì)胞的乳酸代謝73-74
• 5.3.4 α-CHC對(duì)不同細(xì)胞作用效果的差異性74-75
• 5.3.5 α-CHC作用的劑量-響應(yīng)信息75
• 5.4 小結(jié)75-77
• 第6章 結(jié)論77-79
• 6.1 研究總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-94
• 致謝94-96
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果96-99

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本文編號(hào)：464437