微流控自由流纸色谱阵列喷雾质谱联用装置的制作方法

本发明涉及色谱质谱联用领域，具体涉及一种微流控自由流纸色谱阵列喷雾质谱联用装置。

背景技术：

在过去30年间，二维分离分析技术发展十分迅速，被广泛用于复杂生物、化学、医学及环境等样品的分离分析。这种分离分析手段最大优势在于有着极高的峰容量，迄今为止已有多种二维分离手段，包括毛细管电泳-高效液相色谱联用，毛细管电泳-毛细管电泳联用等，都取得了较好的效果。微流控芯片技术基于高度集成化、高通量、低消耗等优势，已然成为生命科学研究的重要手段之一。它以芯片为基本平台，将分析化学手段，经过微机电加工等技术，建立微管道网络，集成包括样品预处理、分离、纯化、检测等过程，并且可以多次重复使用。微流控芯片技术有着便于控制，操作简单，需要试样少，分离分析速度快等优势，同时基于其高度集成化特点，可以同时对多个样品进行分离分析。基于以上特征，微流控芯片也被称为芯片实验室，可见其在生物、化学、医学、环境等领域应用的潜在价值巨大。

自由流电色谱结合了色谱及自由流电泳机理，同时依据电迁移率及与流动相固定相之间相互作用不同进行分离，能够有效提高峰容量及分离效率。近年来，这一技术被广泛用于复杂生物样品中的高峰度组分的制备中，然而由于其对上样量要求较大，并不便于对小批量样品制备及分离分析。纸自身多孔的特性，可用于体积排阻分离，同时本身长链纤维素的特性，可与糖一类性质相似物质相互作用，从而是一种对特定目标物十分有效的色谱固定相。

蛋白质糖基化是目前已知最主要的翻译后修饰方式之一，在诸多细胞过程中起着十分重要的作用，并且与大量疾病相关，目前已有大量的糖蛋白被作为生物标记物用于临床检测。然而目前的糖蛋白分离方式以液相色谱、凝胶色谱、固相萃取等手段为主，这些方法中，有的存在分离效率低，有的存在耗时较多等问题。

因此，鉴于以上问题，本发明通过研究创新，设计并制造了一种微流控自由流纸色谱阵列喷雾质谱联用装置，实现了高度集成化在线二维分离分析，能够有效提高样品的分离效率，直接与阵列喷雾装置相连接，能够直接将目标样品离子化并进入质谱分析，操作简便，价格低廉，集成度高，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决至少一项上述现有缺陷（不足），本发明目的在于提供一种微流控自由流纸色谱阵列喷雾质谱联用装置，用于高度集成化的进行包括样品预处理，在线二维分离，阵列喷雾，质谱检测，以达到提高复杂样品分离分析的峰容量，分离效率及检测效率。

本发明提出的一种微流控自由流纸色谱阵列喷雾质谱联用装置，包括微流控控制装置和微流控分离装置、阵列喷雾部件和质谱部件，其中：微流控控制装置包括微流控载板、微流控盖板和纸固定相，阵列喷雾部件上均匀分布有若干喷针。微流控盖板的前端设有用于流动相输运及上样的微流控通道及样品通道，中部内设有用于填充纸固定相的分离腔，末端设有一排馏分出口；微流控盖板盖于微流控载板上，使分离腔处于密封的环境；微流控通道一端连接第一管道一端，第一管道另一端连接微流控控制装置，缓冲液或流动相由第一管道经微流控通道进入分离腔中，样品通道一端连接第二管道一端，第二管道另一端连接微流控控制装置，样品由第二管道经样品通道进入分离腔中，馏分出口通过馏分输出通道连接毛细管一端，毛细管另一端连接阵列喷雾部件喷针，微流控载板上镀有金属电极，用于提供分离电场，纸固定相填充于分离腔中用于样品的色谱分离；阵列喷雾部件喷针出口连接质谱部件，所述质谱部件对阵列电喷雾离子化后的样品进行检测。

本发明中，微流控装置可选用蠕动泵、机械泵或注射泵中的一种或几种，优选为注射泵。

本发明中，所述样品进样流速为3nl/min~10ml/min，缓冲液或流动相流速为3nl/min~10ml/min。

本发明中，微流控载板及微流控盖板材质可为塑料、胶体或玻璃中任一种。

本发明中，微流控载板上镀有金属电极，该电极可为金、银、铜或铝等导电金属中任一种。

本发明中，金属电极上施加电压范围为10v~5000v。

本发明中，微流控载板尺寸要略大约盖板尺寸，以便于在金属电极上加电。

本发明中，所述样品通道的进样口数量为1~50个，每个进样口口径为1nm~5mm。

本发明中，所述微流控通道的缓冲液或流动相入口个数为1~50个，缓冲液或流动相入口口径为1nm~5mm。

本发明中，微流控盖板内分离腔长1mm~50cm，宽度1mm~50cm，厚度为10nm~10mm。

本发明中，微流控盖板末端馏分输出通道个数为1~200个，输出通道出口口径为1μm~1mm。

本发明中，微流控盖板末端馏分出口个数为1~200个。

本发明中，纸固定相可根据分离目标物不同选择定性滤纸、定量滤纸、打印纸、功能化纸。

本发明中，纸固定相的尺寸与微流控盖板的内分离腔相匹配。

本发明中，阵列喷雾装置为一组链接喷针或自身末端为喷针的毛细管。

本发明中，阵列喷雾装置的毛细管内径为1μm~1mm。

本发明中，阵列喷雾装置喷针口径为1μm~1mm。

本发明中，质谱部件选择飞行时间质谱、四极杆质谱或离子阱质谱中任一种。

在所述微流控控制装置驱动下，首先将流动相充满分离腔，稳定后经金属电极施加电压，并通过微流控装置上样，样品一方面在电场作用下依据电迁移率的不同进行分离，另一方面在纸固定相及流动相作用下，依据体积排阻及相互作用进行色谱分离，分离后样品直接进入阵列喷雾系统中，经喷雾后质谱检测，达到目标物高速高效高灵敏度分离分析。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、将自由流电泳、体积排阻色谱、纸色谱技术高度集成化于微流控芯片中；

2、二维分离有效提高分离效率；

3、直接连接阵列喷雾及质谱，提高检测效率及灵敏度；

4、设计简单，整合技术，节省空间，并且可根据目标样品复杂程度及样品量自由调节。

附图说明

图1是微流控自由纸色谱阵列喷雾质谱联用装置示意图。

图2是微流控自由流纸色谱分离装置中的微流控载板部分示意图。

图3是微流控自由流纸色谱分离装置中的微流控盖板部分示意图。

图4是微流控自由流纸色谱分离装置多阵列载板示意图。

图5是微流控自由流纸色谱分离装置多阵列装配图。

图中标号：1为第一管道，2为分离腔，3为第二管道，4为微流控载板，5为金属电极，6为微流控盖板，7为微流控通道，8为样品通道，9为馏分输出通道，10为纸固定相，11为阵列喷雾部件，12为毛细管，13为阵列喷雾部件喷针，14为微流控控制装置。

具体实施方式

以下说明详细描述了本发明的可实施方式以及指导本领域技术人员如何实现本发明的再现。为了指导本发明的技术方案，已简化或省略的一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变形或将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变形。由此，本发明并不局限于下属可选实施方式，而仅有权利要求和他们的等同物限定。

实施例1：

如图1，2，3所示，微流控自由纸色谱阵列喷雾质谱联用装置包括微流控制装置14，微流控自由流纸色谱分离装置即微流控载板4、微流控盖板6、纸固定相10，以及阵列喷雾部件11，质谱部件。在本实施例中，纸固定相10置于由微流控载板4和微流控盖板6所构成的分离腔2中，保证装置密封。缓冲液或流动相由第一管道1经微流控通道7进入分离腔2中，样品由第二管道3进入经样品通道8进入分离腔2内；在本实施方式中，采用微流控控制装置14来控制样品上样、缓冲液或流动相的流动控制。微流控控制装置14可选用蠕动泵、机械泵、注射泵中的一种或几种，优选为注射泵；进样流速为3nl/min~10ml/min，流动相流速为3nl/min~10ml/min。向金属电极5加电，电压范围为10v~5000v；电极可为金、银、铜、铝等导电金属；金属电极通电产生水平方向上的电场，垂直于电场方向运动的样品受到水平方向的电场力，而发生偏转运动，从而实现样品在水平维度上的分离。纵向上，利用纸色谱的分离原理，利用不同物质在纸固定相中的保留不同，在本装置中发生竖直维度上的分离。分离开的馏分从馏分输出通道9中经毛细管12连接，进入阵列喷雾部件11。阵列喷雾部件喷针13的数量可以为1~500根，当有多根喷针时，其可以并行排列，也可为环状排列，以便提高离子化效率，得到更好的质谱检测结果。

在本实施方式中，优选地，微流控通道7可选为1~50个。

在本实施方式中，优选地，上样通道8可选为1~50个。

在本实施方式中，优选地，微流控盖板末端馏分输出通道个数为1~200个。

在本实施方式中，优选地，质谱部件可选用飞行时间质谱、四极杆质谱或离子阱质谱中一种。

如图4，5所示，本装置还可将微流控载板做大，实现微流控芯片阵列集成化，载板13完全由单一载板4复制加工而成，使用时，载板13上每一个单独的载板区域上覆盖微流控盖板，具体操作步骤与单一芯片装置一致。微流控芯片阵列集成化便于实现多样品，多组分分析。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。