基于硅凝胶氧化石墨烯复合膜的蛋白酶解微流控芯片及其制备方法

摘要

本发明属微流控芯片技术领域，具体为一种基于硅凝胶氧化石墨烯复合膜的蛋白酶解微流控芯片及其制备方法。石墨粉通过化学氧化和超声分散得氧化石墨烯水溶液，与正硅烷乙酯水解制得的硅溶胶混合后，注入表面经硅凝胶化处理的有机玻璃微流控芯片通道内，一定时间后移出修饰溶液并干燥得修饰有硅凝胶氧化石墨烯复合膜的微流控芯片。然后，在通道内注入1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺的混合溶液，使通道表面氧化石墨烯上的羧基活化，接着注入胰蛋白酶等蛋白酶溶液，使蛋白酶通过共价键进行固定，得蛋白酶解微流控芯片。本发明制备的微流控芯片蛋白酶解反应器具有酶解时间短、样品用量少和价格低廉等优点。

主权项

一种基于硅凝胶氧化石墨烯复合膜的蛋白酶解微流控芯片的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）通过光刻和化学湿法刻蚀的方法，加工出用于复制带有分离通道的微流控芯片基片的硅阳模；（2）将热引发剂偶氮二异丁腈和光引发剂安息香溶解在甲基丙烯酸甲酯中，于80‑90℃水浴中加热15‑20分钟，使其预聚成甘油状清亮铸模溶液；将此含光引发剂的铸模溶液沿微流控芯片硅阳模凸出的分离通道浇在硅阳模上并成条状，将一片有机玻璃片盖在预聚的铸模溶液上并压紧，然后用紫外光通过有机玻璃片照射预聚的铸模溶液，引发本体聚合，制作得含有微流通道的微流控芯片基片；将硅阳模用玻璃板代替，制作得微流控芯片盖片；将所述基片和所述盖片发生原位聚合的一面通过热压键合，制作得有机玻璃微流控芯片成品；  （3）将石墨粉分散在浓硫酸中并用冰浴冷却，然后加入硝酸钾和高锰酸钾进行氧化，再加入双氧水后用稀盐酸洗涤得氧化石墨，然后将氧化石墨分散到水溶液中，用超声波进行剥离，得氧化石墨烯水溶液；将正硅烷乙酯与乙醇和稀盐酸混合水解，得硅溶胶；将硅溶胶与氧化石墨烯水溶液混合，得微流控芯片通道修饰溶液；（4）将正硅酸乙酯注入有机玻璃微流控芯片微通道，2‑4小时后正硅酸乙酯充分渗入微通道的表层；用水冲去通道内多余的正硅酸乙酯，注入稀盐酸水解1‑3小时，得通道表面经硅凝胶化处理的有机玻璃微流控芯片，然后将硅溶胶和石墨烯水溶液混合制得的修饰溶液注入表面经硅凝胶化处理的有机玻璃微流控芯片通道内，然后移出修饰溶液，并干燥，得修饰有硅凝胶氧化石墨烯复合膜的微流控芯片；（5）在通道内注入1‑(3‑二甲基氨丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基丁二酰亚胺的混合溶液，使通道表面氧化石墨烯的羧基活化，接着注入胰蛋白酶溶液，使蛋白酶通过共价键进行固定，得蛋白酶解微流控芯片；步骤（2）中，所述有机玻璃微流控芯片通道的深度为20‑50微米，底部宽度20‑60微米，上部宽度50‑200微米；所述热压键合的热压温度为105‑110℃，施加在两片玻璃板上的微流控芯片上的热压压力为0.5‑5公斤/平方厘米，热压时间为10‑20分钟；步骤（3）中，所述修饰溶液中，氧化石墨烯水溶液的浓度为1‑10毫克/毫升，硅溶胶溶液的浓度为10‑100毫克/毫升；步骤（5）中，水溶液中1‑(3‑二甲基氨丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基丁二酰亚胺的浓度分别为0.5‑5 毫克/毫升和0.25‑2.5毫克/毫升，胰蛋白酶溶液的浓度为0.5‑5 毫克/毫升。