| 题名 | 利用微流控技术制备多酶生物分子机器 |
| 作者 | 丁锐 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2011-05-24 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 王平 |
| 关键词 | 微流控 乳液 微囊 包埋 生物分子机器 |
| 其他题名 | Multienzyme Biomolecular Machineries Constructed by Microfluidics |
| 学位专业 | 生物化工 |
| 中文摘要 | 微流控(Microfluidics)，又称“芯片实验室”（Lab-On-a-Chip，LOC）, 是将样品的制备、分析、纯化、检测等常规实验操作集成到一个小型芯片上的新型技术，该技术通过可控流体贯穿整个操作平台，实现常规实验操作小型化和集成化。液滴技术是微流控领域中一个重要发展方向，相比传统的机械搅拌法和膜乳化法等，微流控产生的液滴具有高度均一性，腔室结构可控性，粒径大小容易调节，液滴形成过程可直接观察，可以在芯片中完成液滴的融合，分解，筛选等显著优势。本论文着重探索一种新颖的利用微流控乳化技术制备基于纳米结构的多酶生物分子机器的方法，具体研究包括如下几个方面：（1） 基于聚二甲基硅氧烷[Poly(dimethylsiloxane), PDMS]的微流控芯片微通道的亲疏水改性。通过比较氧等离子体处理法、紫外/臭氧处理法、高分子吸附法、化学交联法，以及选择性紫外曝光法，选择性紫外曝光法可以实现对微流控芯片通道内壁特定区域进行选择性亲/疏水改性，满足各种类型乳液制备的需要。在芯片的非曝光区域，引发剂溶液的处理使PDMS表面粗糙且保持疏水性，接触角为101o；而在曝光区域，由于聚合形成的聚丙烯酸交联到PDMS上而使表面光滑且具有亲水性，接触角为62o，此种改性方法形成的亲/疏水特性可以维持30 d以上。（2） 利用改性后的微流控芯片，分别制备了大豆油，氟碳油和三羟甲基丙烷丙烯酸酯三种W/O单乳液，其粒径分布系数均在3%以下。考察了流速对单乳液粒径大小的影响，发现分散相流速增大或连续相流速变小都会使乳液粒径变大。另外，还制备了包含有多个和单个腔室结构的W/O/W复乳液，对于多腔室复乳液，考察了均质乳化时间对内部腔室大小的影响，并对多腔室演变过程进行了分析。对单腔室复乳液的粒径分析发现，其内外粒径的分布系数分别为2.9%和3.5%。（3） 建立了液滴原位固化法，分别将单乳液和复乳液聚合成微球和微胶囊。重点考察了流速和致孔剂对微胶囊壳层厚度和表面孔径的影响规律，并将多种功能材料：BSA，纳米颗粒和荧光染料罗丹明B分别包埋到微胶囊中。（4） 在上述研究基础上，最终实现了纳微结构多酶分子机器的制备，即通过微流控复乳法，将分别负载有甘油脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的纳米颗粒包埋在单腔室的微囊中，通过多酶偶联反应可以实现辅酶的循环再生。微流控包埋法具有100%的包埋效率，两种酶的活性收率分别高达78.8%和86%。论文所用的微流控乳化法可以用于高度均一单乳液和多乳液的制备，为乳液的科学研究和生产应用提供了技术基础。微流控包埋方法是一种通用的包埋技术，可以用于药物缓释，食品，香料等行业中。本文构建的多酶生物分子机器包埋率高，活性收率高，操作简单，在生化检测，免疫试验，酶工程等领域具有广泛的应用前景。 |
| 英文摘要 | Microfluidics, or Lab-on-a-chip (LOC), is a novel technique that has distinct capability of integrating fluids manipulations like sample preparation, analysis, purification, and detection on a small chip. With controllable fluids running through the tiny platform, the traditional laboratory operations can be highly miniaturized and integrated. Droplet-based microfluidics is an important branch in microfluidics. Compared to traditional mechanic stirring and membrane emulsification methods, microfluidic emulsification has many advantages, including: droplets have narrow size distribution, number and shape of the cores are controllable, the size of droplets is tunable, the droplets formation process can be inspected under microscope and droplets can be broke, fused, or selected on the chip. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-24 |
| 页码 | 89 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1729]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 丁锐. 利用微流控技术制备多酶生物分子机器[D]. 中国科学院研究生院. 2011. |
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