摘要：微流控芯片具有高效、快速、微量、微型化等技术特点。采用自主研制的简易型微流控芯片分析仪测定赖氨酸颗粒剂中赖氨酸含量，将该实验列为本科生药物分析实验课的教学内容，用较低的投入使学生掌握学科前沿技术与应用，取得了较好的实验教学效果。
关键词：微流控芯片；药物分析；实验教学
药物分析是应用化学、物理化学或生物学的方法和技术，研究化学结构已经明确的合成药物或天然药物及其制剂，以及代表性的中药制剂和生化药物及其制剂的质量控制方法[1].在药品质量控制、新药研发等方面都发挥着至关重要的作用。药物分析具有涉及面广、内容多、实验性强等特点，是一门实践性、应用性很强的学科。在药物分析课程的学习中学生不仅要学习相应的理论基础知识，而且得到实验技能的训练[2-4].
赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。是世界上仅次于谷氨酸的第二大氨基酸品种。目前赖氨酸的分离检测方法主要是用高效液相色谱法和茚三酮显色法[5-8],但这两种方法分析成本高，操作复杂且分析时间长。
微流控芯片是近年发展起来的一种新型的分离分析技术。它将进样、分离、检测，以及化学反应、药物筛选、细胞培养与分选等操作集成在几平方厘米的芯片上进行，具有高效、快速、微量、微型化等特点[9-10].本课题组采用自主研制的简易型微流控芯片分析仪测定赖氨酸颗粒剂中赖氨酸的含量，目前在国内外尚未见报导。该方法快速、灵敏、低耗、样品处理简单、重现性好。从2010年起将“微流控芯片分析法测定赖氨酸颗粒剂中赖氨酸含量”实验作为药物分析实验课的教学内容，用较低的投入使学生掌握学科前沿技术与应用，取得了较好的实验教学效果。
1实验原理
目前的微流控芯片，主要为芯片毛细管电泳，其原理是以高压电场为驱动力，以芯片毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和分配行为等的差异而实现高效、快速分离的一种分离分析新技术。
简单的微流控芯片分析仪由高压电源、芯片和电导检测器组成。高压电源提供进样电压和分离电压。芯片设有进样通道和分离通道。电导检测器是较通用的检测器，适用于荷电成分的检测，本实验室研制的非接触式电导检测器，电极与溶液不接触，避免了电极污染中毒和高压干扰等问题[11-12],而且芯片与检测电极板之间相互独立，更换和清洗操作非常方便。
2实验方案
2.1仪器与试剂
仪器：微流控芯片分析仪（包括双路高压电源、非接触式电导检测器、十字通道芯片，均为中山大学药学院研制）[13];循环水式真空泵。
试剂：硝酸、氢氧化钠、硼酸、乙二胺，均为分析纯；L-赖氨酸对照品（中国计量科学研究院）；L-赖氨酸盐酸盐颗粒剂（上海衡山药业有限公司）；实验用水为超纯水。
2.2实验方法
（1）芯片的清洗：依次用0.2mol/L硝酸和超纯水清洗5min.
（2）芯片的活化：先用0.1mol/LNaOH活化5min,然后用超纯水清洗5min,最后用缓冲溶液（硼酸与乙二胺的浓度（mmol/L）比为5∶15）平衡5min.
（3）测定：先在芯片储液池a、c、e（见图1）中加入运行缓冲溶液（硼酸与乙二胺浓度比为15∶5），再向样品池b中加入供试品或对照品溶液；将高压电源的进样电源正负极分别置于储液池b和c中，分离电源正负极分别置于储液池a和e中；开启高压电源进入进样状态，在b-c（进样通道）之间加进样电压20s（首次进样足够长时间，一般为20~30s,使样品达到b-c之间的分离通道a-e）；然后切换至分离电压2.00kV（可调）并同步启动数据工作站进行记录。重复进样10s,切换分离检测并记录。
2.3含量测定
（1）对照品的测定：精密称取L-赖氨酸对照品0.0200g,加超纯水溶解并定容于10mL容量瓶中，得浓度为2.00g/L的对照品储备液。取L-赖氨酸对照品储备液（2.00g/L），配成浓度为0.50×10²、1.00×10²、2.00×10²、4.00×10²、8.00×10²、10.00×10²mg/L的系列标准溶液，在相同的实验的条件下，分别进样，获得电泳谱图（见图2），曲谱图测量赖氨酸峰面积。以所测量的系列标准溶液峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，绘制工作曲线并计算回归方程。
（2）样品的测定：
精密称取适量供试品（约相当于赖氨酸0.1g），用超纯水溶解，定容于100mL容量瓶中，摇匀，滤过，精确取滤液2mL,置10mL量瓶中，用超纯水稀释至刻度，摇匀。在相同条件下进样，测量赖氨酸的峰面积。将测得的样品溶液峰面积代入回归方程中，求得样品溶液的浓度，并计算样品中L-赖氨酸的含量。
3开设本实验课的意义
3.1强化理论知识，锻炼操作技能
将每班学生分成若干小组，每组4~5人，每组独立开展实验。各小组内学生既有分工又有合作，实验结束后，要求每个学生独立完成实验报告。学生在报告中要说明电泳谱图中各电泳峰先后出现的原因，各电泳峰的归属和成因。通过此次实验课，学生普遍反映与单纯的讲授微流控芯片的理论知识相比，通过具体的实验操作，对该仪器有了更清晰的认识，不但理解了仪器原理，掌握了操作步骤，还熟悉了图形和数据的处理分析方法。
微流控芯片分析仪测定赖氨酸颗粒剂中赖氨酸含量的实验中，影响实验结果的因素较多。如电泳运行液的组成和浓度、分离电压、进样电压、进样时间等。在这些影响因素中，有的涉及样品的分离度，有的涉及分析方法的精密度和重现性，有的是关键因素，有的是次要因素[14].在实验过程中，通过引导学生改变参数观察实验结果，可以对这些影响因素有全面的认识。通过这样的实践，有助于树立学生科学思维和严谨态度，锻炼学生独立思考能力。
3.2加快了科研成果的转化
微流控芯片分析仪是本课题组的科研成果，将其应用于本科实验教学，加快了科技成果转化进程。“微流控芯片分析法测定赖氨酸颗粒剂中赖氨酸含量”实验从2010年开始作为药物分析实验课的教学内容，在多年教学实践过程中，不断完善教学方案，教学手段更加科学。随着本课题组对微流控芯片分析仪研究的不断深入，仪器性能更加稳定，将其应用于实验教学，取得了较好的教学效果。
4结语
药物分析实验课是药物分析课程的重要组成部分，不仅是验证、补充理论，而且对培养学生的科学思维方法、创新能力及全面掌握基本操作技能，全面推进素质教育有着重要的作用[15].因此在设置课程内容时，应适当增加一些学生相对陌生而目前科研中较为热点的现代分析仪器的使用，以提高学生的学习兴趣和扩展学生的知识广度[16].本课题组根据自身优势，将简易型微流控芯片分析仪用于本科药物分析实验教学，从实验仪器、教学内容、教学方法、技术革新方面使学生素质和创新能力培养有较大提升。该实验具有效率高、试剂消耗少、分析成本低的优点，经过多年的实验教学实践，用较低的投入使学生掌握学科前沿技术与应用，得到学生的一致好评。
参考文献（References）
[1]杭太俊。药物分析[M].北京：人民卫生出版社，2011.
[2]刘瑞华，李琳，朱元元。药物分析实验教学的思考和建议[J].实验室科学，2011,14（2）：60-62.
[3]扈本全，王树春，张宇洁，等。药学专业《药物分析实》实验教学改革与探索[J].光谱实验室，2013,30（4）：1674-1675.
[4]崔永霞，谢彩侠，白雁。“中药制剂分析”实验教学模式的改革[J].实验室研究与探索，2009,28（10）：106-107.
[5]王艳芳，李琴，汪六英，等。高效液相色谱法测定葡萄糖酸钙锌口服液中盐酸赖氨酸的含量[J].科学技术与工程，2012,12（34）：9309-9312.
[6]赵鑫，肖玉平1黄荣林，等。高效液相色谱法测定精氨酸中的赖氨酸[J].西北药学杂志，2013,28（4）：373-375.
[7]姜安娜，曹名锋，李庆刚，等。一种改进的赖氨酸浓度测量方法[J].生物技术通报，2013（2）：190-194.
[8]刘飞飞，李群，于岚。茚三酮比色法定量检测赖氨酸条件的研究[J].中国食品添加剂，2010（5）：223-225.
[9]Fredrickson CK,Fan ZH,Macrotomicro Iterfacesfor Mcrofluidic Dvicese [J].Labon AChip,2004,4（6）：526-533.
[10]Lichtenberg J,de Rooij NF,Verpoorte E.Sample Petreatment on Microfabricated Dvicese [J].Talanta,2002（2）：233-266.
[11]蔡自由，李永冲，陈缵光。微流控芯片测定盐酸吗啉呱片含量[J].药物分析杂志，2011,31（8）：1492-1495.
[12]Song ZR,Xu Y,Cheng ZG,etal.Quantification of lactate in synovia by microchip with contactless conductivity detection[J].Anal Biochem,2013,434（1）：73-77.
[13]Chen Zanu guang,Li Quanwen,Li Olianu ,etal.A thin glass chip for contactless conductivity detection in microchip capillary electrophoresis[J].Talanta,2007（71）：1944-1950.
[14]谢天尧，刘丹，赖瑢，等。手性药物对映体分离检测的研究式开放实验[J].大学化学，2014,29（6）：38-40.
[15]闻俊，周婷婷，洪战英，等。基于创新能力培养的药物分析实验课程研究[J].基础医学教育，2013,15（3）：263-266.
[16]韩清娟，张惠静，张梦军，等。药学专业药物分析实验教学改革的思考和探索[J].西北医学教育，2014,22（6）：1170-1172.
