一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法技术

本发明专利技术提供一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法，包括以下步骤：在基底表面生长碳纳米纤维，得到碳纳米纤维/基底，在所述碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒，得到磁性碳纳米纤维/基底，将磁性碳纳米纤维/基底组合成分离通道，在磁场作用下，微纳尺度物质经过所述分离通道后实现分离。本发明专利技术将微流控技术、碳纳米材料制备技术、磁场辅助技术与尺寸排阻色谱技术结合起来，利用碳纳米纤维的表面和形貌性质而使目标物得到分离，能够通过改变外加磁场的强度、施加方向来调控分离通道内碳纳米纤维的间隙尺寸大小及其排列方向，从而实现对多种微纳尺度物质的分离，该方法分离对象广泛，操作简单，无损，安全。

A magnetic field assisted micro fluidic carbon nano fiber size exclusion chromatography separation method

The present invention provides a magnetic field assisted micro fluidic carbon nano fiber size exclusion chromatographic separation method comprises the following steps: the surface of the substrate growth of carbon nanofibers, carbon nano fiber / substrate, nano particles in the end without contacting the attached magnetic nano carbon fiber and the surface of the substrate, magnetic nano carbon fiber / substrate and the magnetic nano carbon fiber / base combination into the separation channel under the action of magnetic field, micro nano scale material through the separation channel after separation. The invention of microfluidic technology, carbon nano material preparation technology, magnetic field assisted technology and combined with size exclusion chromatography technology, and the object is separated by the surface morphology and properties of carbon nanofibers, gap size and orientation through changing the magnetic field strength and direction to control the separation channel carbon nano fiber, so as to realize the separation of micro nano scale material of a variety of methods, the separation of target range, simple operation, non-destructive, safety.

【技术实现步骤摘要】
一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法
本专利技术涉及微纳尺度物质的分离
，尤其涉及一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法。
技术介绍
近年来，随着精准医学这一概念的提出，科学界对于癌细胞、生物大分子、病毒等微纳尺度物质的分离分析日益重视。目前对于癌细胞等微纳尺度物质的分离方法主要有免疫磁珠法、场流分离法、电泳法及尺寸排阻法等。然而，这些方法仍然存在易出现假阴(阳)性结果、需要对目标物进行标记、分离度低、分离效率差等问题。其中，传统的尺寸排阻技术虽然操作简单，无需标记目标物，能实现高通量分离，但由于其固定相本身的尺寸大小是一定的，故对目标物很难实现准确、高效地分离。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法，将微流控技术、碳纳米材料制备技术、磁场辅助技术与尺寸排阻色谱技术结合起来，利用碳纳米纤维的表面和形貌性质而实现微纳尺度物质准确、高效地、无损分离。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法，包括以下步骤：(1)在基底表面生长碳纳米纤维，得到碳纳米纤维/基底，在所述碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒，得到磁性碳纳米纤维/基底；(2)将所述步骤(1)得到的磁性碳纳米纤维/基底组合成分离通道，在磁场作用下，使微纳尺度物质经过所述分离通道后分离。优选地，所述步骤(1)中基底包括圆柱状基底和/或平面基底，所述圆柱状基底包括石英光纤、石英毛细管、铅笔芯、硅柱和金属丝中的任意一种，所述平面基底包括硅片和石英玻璃片中的任意一种。优选地，所述步骤(1)中在碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒的方法包括以下步骤：将碳纳米纤维/基底在二氧化硅溶液中浸泡，干燥，再利用氧化反应和脱水缩合反应将带氨基的磁性纳米颗粒修饰到碳纳米纤维的一端，使碳纳米纤维的一端带有磁性，最后再用氢氟酸将碳纳米纤维表面的二氧化硅除去。优选地，所述步骤(1)中碳纳米纤维的长度为10～1000μm，所述碳纳米纤维为垂直于基底的阵列形式。优选地，所述步骤(1)中碳纳米纤维包括碳纳米管和实心的碳纳米纤维。优选地，所述步骤(2)中组合包括：圆柱基底组合、平面基底组合或圆柱基底与平面基底组合；当所述组合为圆柱基底组合时，所述圆柱基底的外径为1～1000μm；当所述组合为平面基底组合或圆柱基底与平面基底时，所述分离通道的深度为300～2000μm。优选地，所述步骤(2)中磁场强度为(0,0.5]T。优选地，所述步骤(2)中磁场是由磁铁或者电磁铁产生。优选地，所述步骤(2)中还包括利用毛细管或者peek管将分离通道的两端分别与进样口、流动相入口以及检测器相连，将微纳尺度物质注入进样口，将流动相注入流动相入口，微纳尺寸物质和流动相共同通过分离通道，进入检测器。优选地，所述步骤(2)中微纳尺度物质包括红细胞、白细胞和癌细胞中的两种或三种。本专利技术提供了一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法，包括以下步骤：在基底表面生长碳纳米纤维(Carbonnanofibers，CNFs)，得到碳纳米纤维/基底，在所述碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒，得到磁性碳纳米纤维/基底，将磁性碳纳米纤维/基底组合成分离通道，在磁场作用下，微纳尺度物质经过所述分离通道后实现分离。本专利技术将微流控技术、碳纳米材料制备技术、磁场辅助技术与尺寸排阻色谱技术结合起来，创建一种新型的磁场辅助碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法，利用碳纳米纤维的表面和形貌性质而使目标物得到分离，能够通过改变外加磁场的强度、施加方向来调控分离通道内碳纳米纤维的间隙尺寸大小及其排列方向，从而实现对多种微纳尺度物质的分离，该方法分离对象广泛，操作简单，无损，安全。本专利技术的分离机理：①距离磁场越近的碳纳米纤维所受的吸引力越大，即它们之间横向上所形成的间隙越小，纵向上所形成的分离通道尺寸越大，而距离磁场较远的碳纳米纤维所受的吸引力越小，它们之间横向上所形成的间隙越大，纵向上所形成的分离通道尺寸越小；②当磁场方向改变后，碳纳米纤维会朝相反的方向运动，横向上它们的间隙以及纵向上所形成的分离通道尺寸大小也会发生变化，当不同大小的细胞等微纳尺度物质进入该分离通道后，由于碳纳米纤维本身的摆动会带动微纳尺度物质不断与分离通道内两侧的碳纳米纤维所接触，小尺寸的微纳尺寸物质会很快进入小尺寸的碳纳米纤维间隙，而较大尺寸的微纳尺度物质则会随流动相向前运动一段距离后才会被较大尺寸的碳纳米纤维间隙所保留；③当磁场方向反复改变时，碳纳米纤维的间隙大小及方向的变化会使得微纳尺寸物质被反复的排阻，最终较大尺寸的待分离物会先被排阻出来，而较小尺寸的待分离物会后被流动相洗脱出来，从而最终实现对不同尺寸的细胞等微纳尺度物质的分离。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例1磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法结构示意图，其中1为石英光纤，2为三根相同规格的磁性碳纳米纤维/石英光纤进行粘合后的结构，3为绕有线圈的铁棒，4为电源，5为毛细管，6为进样器，7为流动相注射泵，8为紫外检测器，9为磁性碳纳米纤维/石英光纤，10为分离通道；图2为本专利技术实施例1施加磁场后磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱中磁性纳米粒子的摆动方向示意图，图2(a)为磁场方向位于分离通道的左侧时磁性纳米粒子的摆动方向示意图，图2(b)为磁场方向位于分离通道的右侧时磁性纳米粒子的摆动方向示意图；图3为本专利技术实施例1中红细胞和癌细胞在磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱中的分离情况示意图，图3(a)为磁场方向位于分离通道的左侧时红细胞和癌细胞的分离情况示意图，图3(b)为磁场方向位于分离通道的右侧时红细胞和癌细胞的分离情况示意图；图4为本专利技术实施例2磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法结构示意图；图5为本专利技术实施例3磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法，包括以下步骤：(1)在基底表面生长碳纳米纤维，得到碳纳米纤维/基底，在所述碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒，得到磁性碳纳米纤维/基底；(2)将所述步骤(1)得到的磁性碳纳米纤维/基底组合成分离通道，在磁场作用下，使微纳尺寸物质经过所述分离通道后分离。本专利技术在基底表面生长碳纳米纤维，在所述碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒，得到磁性碳纳米纤维/基底。在本专利技术中，所述基底优选包括圆柱状基底和/或平面基底，所述圆柱状基底优选包括石英光纤、石英毛细管、铅笔芯、硅柱和金属丝中的任意一种，所述圆柱状基底的外径优选为1～1000μm；所述平面基底包括硅片和石英玻璃片中的任意一种，本专利技术对所述平面基底的厚度没有特殊的限定，本领域技术人员可以根据实际需要选择不同厚度的平面基底。本专利技术优选对所述基底进行表面处理，本专利技术对所述表面处理的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的基底表面处理方式即可，具体的如高温氧化或者酸处理氧化，必要时还包括对基底表面的刻蚀。表面处理完成后，本专利技术在基底表面生长碳纳米纤维，得到碳纳米纤维/基底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法，包括以下步骤：(1)在基底表面生长碳纳米纤维，得到碳纳米纤维/基底，在所述碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒，得到磁性碳纳米纤维/基底；(2)将所述步骤(1)得到的磁性碳纳米纤维/基底组合成分离通道，在磁场作用下，使微纳尺度物质经过所述分离通道后分离。

【技术特征摘要】
1.一种磁场辅助微流控碳纳米纤维尺寸排阻色谱分离方法，包括以下步骤：(1)在基底表面生长碳纳米纤维，得到碳纳米纤维/基底，在所述碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒，得到磁性碳纳米纤维/基底；(2)将所述步骤(1)得到的磁性碳纳米纤维/基底组合成分离通道，在磁场作用下，使微纳尺度物质经过所述分离通道后分离。2.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中基底包括圆柱状基底和/或平面基底，所述圆柱状基底包括石英光纤、石英毛细管、铅笔芯、硅柱和金属丝中的任意一种，所述平面基底包括硅片和石英玻璃片中的任意一种。3.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中在碳纳米纤维与基底表面无接触的一端附载磁性纳米颗粒的方法包括以下步骤：将碳纳米纤维/基底在二氧化硅溶液中浸泡，干燥，再利用氧化反应和脱水缩合反应将带氨基的磁性纳米颗粒修饰到碳纳米纤维的一端，使碳纳米纤维的一端带有磁性，最后再用氢氟酸将碳纳米纤维表面的二氧化硅除去。4.根据权利要求1或3所述的分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中碳纳米纤维的长度为10～1000μm，所述碳纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东浩，靳亚峰，刘璐，孟龙月，
申请(专利权)人：延边大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22