微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造屬于化學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，具體地涉及一種采用微流控技術(shù)，將液液萃取和 液液波導(dǎo)檢測(cè)集成化的檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微流控技術(shù)由于具有樣品用量少的優(yōu)點(diǎn)，越來越在檢測(cè)分析領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng) 用。目前建立的微流控芯片液液萃取方法具有萃取試劑和樣品消耗量?jī)H為微升、皮升甚至 納升級(jí)，萃取時(shí)間僅為幾分鐘甚至數(shù)秒的優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛的應(yīng)用。但其存在的問題是:建 立的微流控芯片液液萃取方法通常是將萃取物從微通道中分離出來再進(jìn)行下一步驟的檢 測(cè)，也就是分析檢測(cè)在芯片外進(jìn)行，需要將萃取物引入到常規(guī)儀器中進(jìn)行檢測(cè)，這樣仍需消 耗較多樣品，而且試樣在轉(zhuǎn)移過程中，容易污染，極大地降低了微流控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，突顯不 出微萃取的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 液芯波導(dǎo)檢測(cè)，能夠有效增加吸收光程，在微流控分析系統(tǒng)中有良好的應(yīng)用前景。 然而，由于常見非水溶劑的折射率大于待測(cè)物水溶液的折射率，使得難以形成以待測(cè)物水 溶液為液芯的液液光波導(dǎo)系統(tǒng)，同時(shí)由于難以形成清晰而穩(wěn)定的兩相界面、折射率差較小、 軸向檢測(cè)時(shí)背景光干擾嚴(yán)重等原因，基于液芯/液層光波導(dǎo)的光學(xué)檢測(cè)方法沒有得到廣泛 應(yīng)用。
[0004] 吸收光度檢測(cè)是最常用的檢測(cè)技術(shù)之一，也是最早用于微全分析系統(tǒng)的檢測(cè)技 術(shù)。但由于微流控芯片通道檢測(cè)區(qū)的體積小、吸收光程短，故導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度低，嚴(yán)重制約 了吸收光度檢測(cè)技術(shù)在微流控分析中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明創(chuàng)造的目的是提供一種將液液萃取和液液波導(dǎo)檢測(cè)集成為一體，既提高了 萃取物質(zhì)的富集倍數(shù)，又增加了有效光程，從而提高吸光度檢測(cè)方法的靈敏度，同時(shí)也避免 了樣品污染的微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明創(chuàng)造的另一目的是提供一種微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)方法。
[0007] 本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是:微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)，由微 流控芯片、液液萃取系統(tǒng)和液液波導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)組成。
[0008] 所述的液液萃取系統(tǒng)是:萃取通道的入口端分別與注入離子液體的入口 I、注入含 有試樣的無機(jī)鹽溶液的入口 π和入口 m、注入不含試樣的無機(jī)鹽溶液的入口 iv和入口 v連 通;入口 I、入口 π、入口 m、入口 iv和入口 v分別連接一個(gè)注射器和注射栗，萃取通道置于 微流控芯片內(nèi)，入口 I、入口 π、入口 m、入口 iv和入口 v的入口端設(shè)在微流控芯片表面。
[0009] 所述的液液波導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)是:設(shè)在微流控芯片內(nèi)的直線型檢測(cè)通道的入口端與萃 取通道的出口端連通，鎢燈光源與入射光纖連接，入射光纖與入射端準(zhǔn)直透鏡連接并通過 入射光纖耦合器固定，入射端準(zhǔn)直透鏡與檢測(cè)通道的入口端相對(duì)應(yīng);檢測(cè)通道的出口端設(shè) 有兩個(gè)出口，與檢測(cè)通道的出口端相對(duì)應(yīng)設(shè)有接收端準(zhǔn)直透鏡，接收端準(zhǔn)直透鏡與接收光 纖連接并通過入射光纖耦合器固定，接收光纖與光纖光譜儀連接。
[0010] 上述的微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)，萃取通道由螺旋部和直線部 構(gòu)成，直線部上設(shè)有交匯點(diǎn)A和B，入口 I設(shè)在直線部的延長(zhǎng)線上，入口 π和入口 m對(duì)稱設(shè)置 在直線部的兩側(cè)并分別從交匯點(diǎn)A處的兩側(cè)與交匯點(diǎn)A連通，入口IV和入口 V對(duì)稱設(shè)置在直 線部的兩側(cè)并分別從交匯點(diǎn)B處的兩側(cè)與交匯點(diǎn)B連通。
[0011] 上述的微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)，萃取通道的總長(zhǎng)度為170-190mm;檢測(cè)通道長(zhǎng)度為12_14mm。
[0012]上述的微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)，入口 I與交匯點(diǎn)A之間、入口 Π 和入口 ΙΠ 與交匯點(diǎn)A之間、入口 IV和入口 V與交匯點(diǎn)B之間的通道寬度為190-21 Ομπι;交匯點(diǎn) Α和交匯點(diǎn)Β之間的通道寬度為580-620μπι;萃取通道和檢測(cè)通道的寬度為780-820μπι;所有 通道的深度均為80-120μηι。
[0013] 上述的微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)，萃取通道的出口端折轉(zhuǎn)90°后 與直線型檢測(cè)通道的入口端連接。
[0014] 上述的微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)，入射光纖發(fā)出的光與檢測(cè)通 道在一個(gè)水平面內(nèi)，入射端準(zhǔn)直透鏡距離檢測(cè)通道入口端5-9mm;接收端準(zhǔn)直透鏡對(duì)準(zhǔn)檢測(cè) 通道的出口端，距離檢測(cè)通道的出口端l_3mm。
[0015] 上述的微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)，入射光的入射角為13-15°。
[0016] -種微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)方法，采用上述的微流控液液萃取-液 液波導(dǎo)集成化檢測(cè)系統(tǒng)，包括如下步驟：
[0017] 1)將離子液體從入口 I的入口端注入，含有試樣的無機(jī)鹽溶液從入口 π和入口 m 的入口端注入，不含試樣的無機(jī)鹽溶液從入口 iv和入口 v的入口端注入。優(yōu)選的，離子液 體，含有試樣的無機(jī)鹽溶液和不含試樣的無機(jī)鹽溶液的流速分別為4yL/min、10yL/min和4μ L/min〇
[0018] 2)離子液體、含有試樣的無機(jī)鹽溶液和不含試樣的無機(jī)鹽溶液，在萃取通道內(nèi)形 成無機(jī)鹽溶液-離子液體溶液-無機(jī)鹽溶液的三相層流，在層流行進(jìn)過程中，試樣從兩側(cè)的 無機(jī)鹽溶液相中被萃取到中間的離子液體相中。
[0019] 3)在萃取通道的螺旋部?jī)?nèi)，萃取完成后，在萃取通道的出口端，三相層流轉(zhuǎn)過90° 角進(jìn)入直線型檢測(cè)通道。
[0020] 4)在檢測(cè)通道內(nèi)，作為液芯的離子液體相構(gòu)成樣品吸收池，打開鎢燈光源，入射光 以13-15°的入射角照射液芯，采用吸光度檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。
[0021 ]上述的微流控液液萃取-液液波導(dǎo)集成化檢測(cè)方法，所述的離子液體是溴化1-丁 基-3-甲基咪唑，所述的無機(jī)鹽是Na2C〇3。
[0022]本發(fā)明創(chuàng)造中，為了建立用于吸收光度檢測(cè)的液芯/液層光波導(dǎo)系統(tǒng)，利用離子液 體折射率高和萃取性能優(yōu)異的特點(diǎn)，選取親水性離子液體溴化1-丁基-3-甲基咪唑?yàn)檩腿?劑和液芯，Na2C0 3溶液為包層溶液，在多相層流通道中實(shí)現(xiàn)了雙水相萃取。將離子液體雙水 相體系用于建立微流控多相層流系統(tǒng)，在微通道內(nèi)形成無機(jī)鹽溶液/離子液體溶液/無機(jī)鹽 溶液的三相層流。選用折射率較大的親水性離子液體為層流的液芯，溶有試樣的無機(jī)鹽溶 液在液芯的兩側(cè)，在層流過程中，試樣從兩側(cè)的水相中被萃取到中間的離子液體相中。芯片 中螺旋形通道為萃取通道，萃取完成后，多相層流轉(zhuǎn)過90°角進(jìn)入相同寬度和深度的直線型 檢測(cè)通道，即多相層流通道的下游設(shè)計(jì)為檢測(cè)通道，采用吸光度檢測(cè)方法，以檢測(cè)通道的液 芯為樣品吸收池。當(dāng)入射光從檢測(cè)通道的一端以一定角度照射時(shí)，由于內(nèi)芯的折射率大于 外層溶液的折射率，入射光在離子液體和無機(jī)鹽溶液的液液界面上發(fā)生全內(nèi)反射，沿液芯 軸向傳導(dǎo)，從而可以測(cè)定液芯中試樣的吸光度。在該系統(tǒng)中，利用離子液體優(yōu)異的萃取能 力，將試樣從兩側(cè)的水相溶液中萃取到離子液體液芯中，不僅可以對(duì)試樣起到一定的富集 作用，更重要的是能夠構(gòu)建液液光波導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)，不再受待測(cè)物水相溶液折射率小的限制。 而且該多相層流體系具有異常穩(wěn)定的層流界面，幾乎不受流速和通道長(zhǎng)度的影響，這得益 于所選擇的離子液體雙水相體系。用于液芯波導(dǎo)時(shí)，由于兩相界面為穩(wěn)定的液面，具有光學(xué) 平滑性，將減少因折射和散射而導(dǎo)致的光損失。
[0023] 本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果是：
[0024] 1.本發(fā)明創(chuàng)造，首次利用液液萃取和液芯波導(dǎo)技術(shù)，將萃取和檢測(cè)集成在一個(gè)芯 片上，不僅簡(jiǎn)化了操作過程，避免了試樣污染，而且減少了試樣和試劑消耗。
[0025]