将所配置好的酚酞污水模拟液用针筒注入净水芯片中,一次注入的模拟液体积约为0.1 mL,控制的液体流速约为60 μL/min。观察不同的净水芯片对酚酞污水模拟液的处理效果,操作过程使用镊子压住聚二甲基硅氧烷弹性印章,便于针头和导管的控制和固定。实验过程中采用的注入方法有两种:
第一种方法:将用去离子水洗净并干燥过的一组注射器、注射器针头、导管和导管针头用镊子按照先后顺序连接在一起,将其导管针头插入净水芯片进口端。在净水芯片出口端插入另一组同样用去离子水洗净、干燥并连接在一起的导管针头和导管。出口导管末端插入作为废液池的离心管中。在将污水模拟液注入净水芯片时,先从回路中拔出进口端的注射器和注射器针头,吸取一定量的酚酞污水模拟液,排除注射器及其针头中的气泡,确保吸入的体积量。当达到所需的体积量时,将注射器及其针头再接回到芯片回路中。缓慢地推动注射器,将刚才吸入的酚酞污水模拟液注入净水芯片中,最后通过废液池的离心管回收从净水芯片中流出的污水模拟处理液。
第二种方法:将用去离子水洗净并干燥的一组注射器、注射器针头、导管和导管针头用镊子按照先后顺序连接在一起。将其导管针头插入净水芯片的出口端。同样,将另一组导管和导管针头用镊子按照先后顺序连接,并将其导管针头插入净水芯片的进口端。将进口端导管的插入装有酚酞污水模拟液的离心管中。将注射器的活塞向外拉动,抽取空气,便可将酚酞污水模拟液从离心管中通过导管吸入净水芯片中,最后流到注射器中。当流入注射器的酚酞污水模拟液的体积到达所需量时,停止拉动注射器活塞,同时将进口端导管移出酚酞污水模拟液的液面。继续拉动注射器的活塞,便可将净水芯片中残余的酚酞污水模拟液完全吸入注射器内。最后将注射器拔出净水芯片回路,将注射器中的酚酞污水模拟处理液全部排入另一干净的离心管中,用于下一步的吸光度值检测。
对比两种模拟液注入方法,前一种方法操作较为繁琐,容易在操作中出现漏液的问题;后一种方法操作较为简单,不容易出现漏液的问题。
2.2.2 紫外-可见分光光度计的使用
紫外-可见分光光度计由光源、单色器、吸收池、检测器、显示器五个部分构成。使用方法为:
(1)把电源打开,让机器工作20分钟进行预热。然后根据所测定的物质的性质,调整合适的波长。本实验主要检测经过净水芯片处理后的残余酚酞污水模拟液的吸光度。酚酞的测定波长为540 nm。
(2)样品的测定。在一定的波长下待测样品的吸光度值大小与待测样品的浓度呈正比。吸光度测定的结果可用于分析污水模拟液中酚酞浓度的差异。在使用分光光度计时,先以蒸馏水作为参照,调正仪器的零点,然后再将待测样品放入光路中进行测定,将测得的样品吸光度值减去参比溶液的吸光度值获得待测样品的真实吸光度值。
(3)实验中使用的是适用于紫外-可见光范围内检测的石英比色皿。用选择好的比色皿测试,第一步用要测得样品润洗比色皿两到三次。然后倒入样品(注意,拿比色皿时,不要碰到光滑面,用手指捏住粗糙面即可,倒液体时尽量不要溢出到光面,如有溢出,用擦镜纸擦干,直至没有水珠和痕迹时,再放入通道中,以免影响吸光度。)比色皿中的样品体积至少应达到比色皿体积的三分之二,过高的体积容易导致液体溢出比色皿,而损坏样品室;过低的体积则无法保证液体覆盖光路。检测之前先用擦镜纸擦拭比色皿的透光面,擦拭时用手指压住擦镜纸,轻轻地单向擦拭比色皿。然后将比色皿放入检测槽中,让光路穿过透光面,测定吸光度值,确定无误后将比色皿中样品倒掉。
2.2.3 相差显微镜的使用
倒置相差显微镜既具有倒置显微镜的倒置观察方式,又具有相差显微镜成像的成像原理。相差显微镜与普通显微镜的差别在于,聚光镜自带有可转换的环状光栏、带位相板的物镜、有专用的调焦目镜和在光源进光处放置的专用绿色(或青色)滤光片。倒置相差显微镜的照明系统位于显微镜的上方,而物镜和目镜则位于下部。这样在集光器和载物台之间有较大的工作距离,可以放置芯片,辅助以相差的光学系统,可以很方便地对芯片管道的微结构进行观察。
通过调节调焦目镜和粗细调节螺旋,直到视野中可以清楚地看到一个白圈和一个黑圈。黑圈是固定的,通过聚光镜装置上的调节螺旋将白圈加以移动,使白圈与黑圈完全重合。便完成了对光和聚焦。然后取下调焦目镜,换上原来的目镜,即可进行观察。
先将净水芯片放在载物台上,移动位置使其对准光源,先将物镜移至最靠近载玻片的位置,再向反方向调节粗细调节螺旋使视野中的图像达到最清晰。在调节过程中先用低倍物镜观察,再换高倍物镜观察,注意避免损坏物镜。
2.3 实验过程
2.3.1 微流控芯片的清洗与干燥
首先对要使用的聚二甲基硅氧烷弹性印章和载玻片进行清洗,用去离子水对冲洗弹性印章和载玻片进行冲洗,然后放入烧杯中,将无水乙醇倒入该烧杯,使其浸没,放入超声清洗器中清洗5分钟。一次洗完后,将烧杯中的无水乙醇倒掉,不要让聚二甲基硅氧烷弹性印章与载玻片随无水乙醇倒出。再倒入无水乙醇使其浸没,再次放入超声清洗器中清洗5分钟后,将无水乙醇倒掉。将上述操作中的无水乙醇更换为去离子水,再用去离子水清洗三次。
清洗完后,将去离子水倒掉,并将聚二甲基硅氧烷弹性印章和载玻片放入烘箱进行烘干,温度设置为60 ℃,烘干时间为60分钟,去除残留在生物芯片和载玻片上的水滴。
干燥结束后,用镊子小心取出聚二甲基硅氧烷弹性印章,保持聚二甲基硅氧烷弹性印章的微图案一面朝向载玻片,将聚二甲基硅氧烷弹性印章贴于载玻片之上,再用镊子压紧,促进聚二甲基硅氧烷与载玻片键合,制成微流控芯片。
2.3.2 使用液的配置
羟基磷灰石悬浮液的配置:用分析天平秤取60 mg的羟基磷灰石,并将羟基磷灰石倒入离心管中。用移液枪吸取1 mL的甲醇溶剂,并加入该离心管中混匀,制得60 mg/mL的羟基磷灰石悬浮液。使用时用移液枪反复吹散悬浮液,使得羟基磷灰石均匀分散,摇匀后并迅速吸取一定体积的悬浮液于新的离心管中。将悬浮液注入芯片前,用移液枪反复吹散混匀悬浮液,吸取上层悬浮液使用。不使用时注意将悬浮液放入冰箱冷冻,减弱甲醇的挥发作用。