摘要: 在生物、化学、材料学等多学科交叉领域诞生的微流控技术，极大地推动了蛋白质、细胞、生物反应、功能材料制备等领域的研究。在现有研究中，微流控芯片内流体采用的流型多集中在平行流和液滴流两种。而微流控双水相环隙流由于其具有比表面积大以及界... 展开 在生物、化学、材料学等多学科交叉领域诞生的微流控技术，极大地推动了蛋白质、细胞、生物反应、功能材料制备等领域的研究。在现有研究中，微流控芯片内流体采用的流型多集中在平行流和液滴流两种。而微流控双水相环隙流由于其具有比表面积大以及界面可控的优势，在生物活性物质分离，酶促反应方面颇具应用前景。 本研究设计了产生平行流和环隙流的微流控装置。探索了两种流型下流体层流流动的能力。结果表明，两种装置均能形成稳定的层流。但对比两种流型，除了都能实现对两相接触时间和物质传质距离的调节外，环隙流还能实现对两相接触面积的调节，体现了更加优异的可控性。 采用牛血清白蛋白(BSA)为模型分子，建立了环隙层流的微流控双水相萃取分离蛋白质方法，研究了微流控环隙流条件下其在PEG4000/(NH4)2SO4双水相体系中的萃取分配行为。结果表明，微流控环隙流双水相实验仅需21.21秒就可以实现71.1％的回收率，效率远高于烧杯实验。原因在于，环隙流流动界面对双水相在微流控装置中的传质具有强化作用，具有扩散距离短，仅数百微米;比表面积大，高达1.6×104m2·m-3;流动的两相时刻存在最大浓度梯度的特点。 选择脲酶分解尿素反应为研究对象，在PEG4000/DEX40000双水相体系中，研究了微流控条件下，环隙流双水相对酶促反应的强化规律。结果表明，微流控环隙流双水相酶促反应能取得1.92μmol·mL-1·s-1的酶促反应速率，而烧杯环境反应，酶促反应速率仅为0.028μmol·mL-1·s-1，二者相差68倍。原因在于，微流控技术提供了更大的比表面积，更快的底物扩散速率，同时流动的流体带走了积累的产物，防止了产物抑制作用。 综上所述，本课题研究了微流控环隙流双水相体系蛋白质分离和酶促反应特性，探讨了界面对传质和反应性能和效果的强化，为微流控双水相体系在萃取分离和生物反应中的发展提供借鉴和参考。 收起