|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Микрофлюидные методы жидкость–жидкостного концентрирования с оптическим детектированиемНИР
Microfluidic liquid-liquid preconcentration with optical detection
- Руководитель НИР: Проскурнин М.А.
- Участники НИР: Волков Д.С., Логинова Е.В., Михеев И.В., Усольцева Л.О., Шишкин М.А.
- Подразделение: Кафедра аналитической химии
- Срок исполнения: 11 февраля 2016 г. - 28 февраля 2018 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-53-50027\16
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116021010380-5
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Функциональные материалы, наноматериалы и технологии
- ПН России: Индустрия наносистем
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.19.15 Анализ неорганических веществ
-
Ключевые слова:
атомно-эмиссионная спектроскопия, концентрирование, микроаналитическая химия, следовые количества, фототермическая (термооптическая) спектроскопия, микрофлюидные системы, спонтанное эмульгирование
-
Описание:
Проект посвящен созданию новых высокочувствительных и селективных комбинированных спектроскопических методов химического анализа объектов окружающей среды, а также необходимых при решении биомедицинских задач. В основе проекта лежит новый метод разделения и концентрирования, основанный на спонтанном эмульгировании микрокапель водной среды в органической фазе в микроканалах, а также в малоразмерных статических и проточных (мезофлюидных) системах. Ранее показана принципиальная возможность отделения ряда веществ с образующимися нанокаплями и селективного концентрирования других в уменьшающихся по объему (на 2-3 порядка) микрокаплях. В результате этого совместного проекта будет выработана методология комбинированных спектроскопических методов, реализующих описанный выше принцип. Будут предложены чувствительные и селективные методики определения следовых количеств элементов, комплексов ряда металлов и белков. Разрабатываемые методики обеспечат существенный рост чувствительности (минимально до 2 порядков), селективности и экспрессности определения целевых веществ за счет сочетания аналитических возможностей флюидных систем, метода спонтанного эмульгирования и чувствительных методов определения: де-факто стандартных методов микроэлементного анализа на основе ИСП, новых (атомизация разрядом и микроволновая плазма) методов атомно-эмиссионной спектроскопии и одних из наиболее чувствительных, термооптических, методов молекулярной абсорбционной спектроскопии. В целом, в рамках проекта будут: (1) расширен круг методов определения после разделения и концентрирования при помощи спонтанного эмульгирования; (2) изучены основные факторы, определяющие аналитические характеристики разделения и концентрирования при помощи спонтанного эмульгирования в зависимости от сочетания методов разделения и определения и типа исследуемых соединений; (3) впервые предложены аналитические системы, реализующие этот метод разделения и концентрирования в масштабе, пригодном для большинства современных аналитических методов и приборов. Проект планируется как развитие совместных 15-летних исследований, проводимых совместно на Химическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова, сотрудниками которого накоплен значительный опыт в разработке методик, методологии и техники использования термооптической и атомной спектроскопии в аналитической химии и различных методов разделения, концентрирования и определения в потоке, и в Токийском Технологическом Университете (руководитель — Акихиде Хибара). Японские участники проекта являются одними из новаторов и мировых лидеров в области разработки и применения микрофлюидных технологий и микрочипов в аналитической химии. В проекте будут принимать активное участие студенты, аспиранты и молодые специалисты, и мы ожидаем, что проект внесет значимый вклад в развитие микрофлюидной аналитической химии в России.
- Добавил в систему: Волков Дмитрий Сергеевич
Соисполнители НИР
| МГУ | Соисполнитель |
| Tohoku University | Соисполнитель |
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 11 февраля 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Микрофлюидные методы жидкость–жидкостного концентрирования с оптическим детектированием |
| Результаты этапа: В результате проекта: (1) Предложены новые методы разделения и концентрирования за счет сочетания микрофлюидных технологий с принципом спонтанного эмульгирования микрокапель и высокочувствительным лазерным фототермическим и атомно-эмиссионным детектированием. (2) Найдены и охарактеризованы факторы (параметры основного действующего ПАВ и вспомогательных полимерных добавок и солей, времени контакта, природы органического соединения и др.), влияющие на праметры разделения и концентрирования и чувствительность последующего молекулярно-абсорбционного или атомно-эмиссионного определения. (3) Рассчитаны характеристические константы распределения и параметры разделения концентрирования при помощи спонтанного эмульгирования микрокапель в статических условиях и потоке для ряда аналитически значимых микроэлементов, комплексов переходных металлов и белков. (4) Суммированы результаты сравнения аналитических возможностей разделения и концентрирования при помощи спонтанного эмульгирования микрокапель в варианте микрочипов (линейные размеры аналитической системы — субмикрометры) и в варианте среднего масштаба (линейные размеры аналитической системы — миллиметры). (5) Оценены аналитические характеристики (чувствительность, линейный диапазон сигнала, прецизионность, погрешность и достоверность измерений) термолинзового определения веществ различных классов при сочетании со спонтанным эмульгированием микрокапель в статических условиях и в потоке для флюидных чипов и различных схем анализа. Ожидаемые значения пределов обнаружения на уровне 0.1–1 нМ, диапазон определяемых содержаний — не менее 4 порядков, что, как ожидается, на порядок превзойдет существующие характеристики аналогичных методик. (6) Оценены аналитические характеристики (чувствительность, линейный диапазон сигнала, прецизионность, погрешность и достоверность измерений) оптического атомно-эмиссионного определения (ИСП-АЭС, МП-АЭС, ПАР-АЭС) микроэлементов при сочетании со спонтанным эмульгированием микрокапель в статических условиях и в потоке для флюидных чипов и различных схем анализа. (7) Предложены методики разделения и определения микроэлементов и биологически активных соединений (белки, их комплексы) на уровне следовых содержаний, которые могут быть реализованы в вариантах оптического спектрофотометрического и термооптического детектирования (включая и условия потока). (8) Предложены методики разделения и определения микроэлементов на уровне следовых содержаний, которые могут быть реализованы в вариантах оптического атомно-эмиссионного детектирования (включая и условия потока). (9) Найдены условия определения металлов в плазме крови после концентрирования за счет спонтанного эмульгирования микрокапель при помощи термолинзовой спектрометрии (при образовании окрашенных комплексов) и при помощи методов оптической атомной спектроскопии. (10) Разработаны приемы расчета и оценки физико-химических параметров (теплопроводности, термооптического коэффициента показателя преломления и температуропроводности) сложных биологических образцов при помощи термолинзовой спектрометрии и термолинзовой микроскопии. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Микрофлюидные методы жидкость–жидкостного концентрирования с оптическим детектированием |
| Результаты этапа: 1) Микрочипы и мезочипы с определенной конфигурацией, реализующие эффект спонтанно эмульсификации в различных условиях. 2) Условия реализации системы спонтанного эмульгирования в макро-условиях и при помощи мезочипов. Методики анализа эмульсий (микрокапель, концентрирование) и микроэмульсий (нанокапель, отделение). 3) Методики определения веществ различных классов (комплексы меди, железа, хрома, кобальта с аналитическими реагентами и биологически активные комплексы этих металлов, РЗЭ) при помощи спонтанного эмульгирования в макро-условиях (в статическом режиме) на мезофлюидных чипах и в условиях потока на микрофлюидных чипах. 4) Сравнительные результаты реализации экстракции при помощи двухфазных водных систем на основе полиэтиленгликолей для комплексов металлов и белков их супрамолекулярных комплексов в микрофлюидных чипах и мезочипах (или статических макро-условиях) с термолинзовым детектированием. Оптимальные условия термооптического эксперименты. Количественные параметры экстракции, чувствительности термооптического определения и общие аналитические характеристики разрабатываемых систем. Результаты сравнения данных, полученных при помощи термооптической спектроскопии с определением при помощи ИСП-АЭС. 5) Сравнительные результаты реализации экстракции при помощи спонтанного эмульгирования комплексов металлов и белков их супрамолекулярных комплексов в микрофлюидных чипах и мезочипах (или статических макро-условиях) с термолинзовым детектированием. Оптимальные условия термооптического эксперименты. Количественные параметры экстракции, чувствительности термооптического определения и общие аналитические характеристики разрабатываемых систем. Результаты сравнения данных, полученных при помощи термооптической спектроскопии с определением при помощи ИСП-АЭС. 6) Результаты сравнения аналитических характеристик (прецизионности и чувствительности) для выбранных систем при помощи термолинзовой спектрометрии и термолинзовой микроскопии. Метрологические характеристики (ожидаемые пределы обнаружения на уровне наномоль/л). 7) Результаты сравнения аналитических характеристик для выбранных систем при помощи термолинзовой спектрометрии и спектрофлуориметрии. Метрологические характеристики (ожидаемые пределы обнаружения на уровне наномоль/л). 8) Результаты сравнения аналитических характеристик определения металлов (модельные смеси тяжелых металлов) при помощи ИСП-АЭС при помощи спонтанного эмульгирования в условиях раздельного проведения стадии разделения и концентрирования (в статических условиях) и в условиях проточной системы (программа-максимум – мезочипа), связывающей прибор и систему разделения. Метрологические характеристики определения элементов при помощи МП-АЭС и ПАР-АЭС и ИСП-АЭС в сочетании с разделением и концентрированием при помощи спонтанного эмульгирования микрокапель. 9) Результаты оценки теплофизических параметров отдельных клеток при помощи термолинзовой микроскопии (в основном – японская сторона). Предварительные модели тепловых явлений в сложных системах. 10) Результаты определения металлов в плазме крови при помощи методов ИСП-АЭС и сравнение с результатами, полученными японской стороной. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".