Mikrofluidická zařízení pro bioanalýzu

Ing. Jakub Grym, Ph.D.

Disertační práce

Microfluidic devices for bioanalysis

Anotace:

Cílem mé disertační práce byl vývoj mikrofluidických zařízení a jejich on line spojení s hmotnostním spektrometrem. V první části mé práce jsem se zabýval mikrofabrikačními procesy pro přípravu skleněných mikrofluidických zařízení fotolitografickým způsobem následovaným chemickým leptáním a tepelným slinutím. Celý mikrofabrikační proces byl optimalizován pro komerčně dostupná borosilikátová skla. Ve druhé části byl vyvinut nový koncept pro elektrosprejové spojení mikrofluidických zařízení s hmotnostním spektrometrem. Vstupní otvor hmotnostního spektrometru byl upraven externím adapterem, který pomáhal k formování a přechodu elektrosprejového obláčku z vícekanálového polykarbonátového microzařízení do MS. Nebylo nutné použít žádnou jehlu na konci kanálku. Electrosprej byl iniciován přímo z otevřeného kanálku a napětí bylo připojeno mezi vzorek a vstup externího adapteru. V poslední části mé práce byla testována microfluidická zařízení s integrovaným mikronebulizátorem pro on-line spojení s ESI hmotnostní spekrometrii. Bylo navrženo několik zařízení s integrovaným pneumatickým rozprašovačem pro on-line elektrosprejové analýzy peptidů a proteinů. Byl testován výkon některých mikrorozprašovačů s ohledem na vzorek, průtok vzduchu a elektrosprejové napětí pro dosažení dlouhodobého a stabilního elektrosprejového signálu.

Abstract:

The main aim of my PhD thesis was development of microfluidic devices and on-line coupling with mass spectrometry. The first part in my work deals with microfabrication processes for preparation of glass microfluidic devices by photolithography followed by wet chemical etching and thermal bonding. The microfabication process was optimized for commercially available borosilicate glasses. In the second part a new concept for electrospray coupling of the microfluidic devices with mass spectrometry was developed. The sampling orifice of the time-of-light MS was modified with an external adapter assisting in formation and transport of the electrosprayed plume from the multichannel polycarbonate microdevice. No additional tips at the channel exits were used. Electrospray was initiated directly from the channel openings by applying high voltage between sample wells and the entrance of the external adapter. The final part of my work was focused on microfluidic device with integrated micronebulizer for on-line coupling with ESI mass spectrometry. Several arrangements of the integrated liquid junction based pneumatic nebulizer were designed for on-line electrospray analysis of peptides and proteins. The performance of several experimental micronebulizers was tested with respect to the sample and air flows and electrospray voltages for achieving long term stability of the electrospray signal.

Keywords

miniaturizace, fotolitografie, hmotnostní spektrometrie, elektrosprej, mikrofluidika

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 7. 2010

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 26. 11. 2010
• Vedoucí: Ing. František Foret, CSc.
• Oponent: prof. Mgr. Jan Preisler, Ph.D., doc. RNDr. Zuzana Bílková, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Chemie (čtyřleté) / Analytická chemie