Multimaterial 3D-printed contactless conductivity/laser-induced fluorescence dual-detection cell for capillary electrophoresis

Abstract

利用多材料3D打印技术研制了用于毛细管电泳(CE)的二合一检测池,实现了电容耦合非接触电导(C4D)与共聚焦激光诱导荧光(LIF)两种检测方法在毛细管柱上同一位置同时检测。3D打印的检测池采用了导电的复合聚乳酸(PLA)材料制作C4D的屏蔽层,采用普通的绝缘PLA材料支撑C4D金属管电极并隔离屏蔽层。两根金属管电极通过“打印-暂停-打印”的方式嵌入到检测池中,两电极被2 mm厚的导电屏蔽层隔开,在屏蔽层中有一直径为1 mm的圆形通孔用于LIF检测。该检测池与带流通式进样接口的自组装CE系统联用,用于同时检测无机离子和异硫氰酸荧光素(FITC)标记的氨基酸。研究优化了C4D激励信号频率与电泳缓冲液浓度,选用的电泳缓冲溶液为10 mmol/L 3-吗啉丙烷-1-磺酸(MOPS)与10 mmol/L二(2-羟乙基)亚氨基三(羟甲基)甲烷(Bis-Tris)的混合溶液,选用C4D激励频率为77 kHz。二合一检测池应用于内径为25 μm的毛细管时,C 4D对Na+、K+和Li+的检出限分别为2.2、2.0和2.6 μmol/L; LIF对荧光素和FITC的检出限分别为7.6和1.7 nmol/L。两种检测方法的相对标准偏差在0.3%至4.5%之间(n=3),工作曲线的相关系数r 2≥0.9904。采用3D打印技术可以在实验室内实现复杂结构的制作,降低了制作的成本,且便于方法的推广和改进。