一种纸基微流控芯片的快速制作方法技术

本发明专利技术公开了一种纸基微流控芯片的快速制作方法，于普通可灌注书写笔、绘图笔等的空笔芯内灌注疏水性材料溶液，根据实际测定的需求，用该笔结合模板或直接在纸上绘制所需要图案，经干燥后形成不同格局的亲水和疏水区域，得到可实现多种检测功能的纸基微流控芯片。本发明专利技术所述纸基微流控芯片的制作方法具有简单快速，成本低廉，稳定性好等特点，特别适合于在常规实验室或欠发达地区使用，有望应用于医疗诊断、环境监测以及食品质量的快速检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微流控芯片
，具体地说，是一种纸基微流控芯片的快速制作方法。
技术介绍
传统的化学或生物实验过程繁琐而复杂，通常都需要几种不同的仪器互相配合使用才能完成整个实验过程，而微流控芯片的出现很好地解决了这个问题。微流控芯片是指把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物和化学反应、分离检测等基本操作单元集成到芯片上，用来完成不同的生物或化学反应过程，并对其产物进行分析。制作芯片的基底材料有单晶硅片、石英玻璃、高分子聚合物等。纸基芯片是微流控芯片的一种，它是由哈佛大学的Whitesides教授等于2007年首先提出的。纸基芯片用的基底材料由纸构成，相对于其它材料，用纸制作芯片具有明显的优势，如成本低、制作简单等，检测过程所需样品量少，无需复杂的外围设备，并且纸与化学和生物等反应物质具有很好的兼容性。基于这些优点，纸基芯片在临床诊断、环境检测和食品质量控制等方面有着广泛的应用前景。目前，纸基芯片的制作方法主要有两种，一种是利用物理或化学手段，使整张纸全部疏水化，然后再运用一定方法使局部区域亲水化，此类方法主要有喷墨刻蚀、紫外光刻、等离子体处理等；另一种是应用恰当的方法，对纸张的局部进行疏水亲水处理，直接在纸上形成亲水、疏水格局，此类方法主要有喷墨打印、丝网印刷、柔版印刷、激光切割、蜡印、印章打印以及用油性笔直接绘制等。但这些方法存在诸多缺点，如墨盒容易损坏、制作耗费时间、设备昂贵，此外还需要专业人员操作。专利名称为“纸基微流控芯片及其制备方法”中所述的方法适用于三维纸芯片的制作，并且在制作中需将纸基芯片、纸基底片分别经液态胶作交联固化处理，制作过程复杂。专利名称为“用于比色分析的纸基微流控芯片的制备及应用”中，“所述制备是将亲水通道贴合于疏水基底上，其中亲水通道是先在滤纸上打印通道图案后剪切得到；疏水基底是用甲基三氯硅烷与十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液处理滤纸得到的”。其制作过程是将疏水、亲水两层贴合后实现纸芯片的制作的，制作过程复杂。现有技术中采用钢笔绘制，笔中装有石蜡的庚烷溶液。这个技术方法的缺点为绘制过程笔头容易堵塞，依据此方法制作所得芯片的疏水边界不连续，从而影响后续检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纸基微流控芯片的快速制作方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种纸基微流控芯片的快速制作方法，其具体步骤为：(1)将疏水性材料溶解于有机溶剂制成疏水性溶液，将溶液注入空笔芯中，再将空笔芯装回原笔上，得到改装的纸基微流控芯片快速制作笔；疏水材料包括烷基烯酮二聚体AKD，光刻胶SU-8、石蜡等纸张防水剂；有机溶剂为己烷，辛烷，戊烷，乙酸乙酯及上述溶剂组成的混合溶剂；根据每种疏水材料在不同溶剂中的溶解度不同，疏水材料在溶剂中的浓度为0.001g/mL～10g/mL，较优的范围：一般情况下浓度应在0.01g/mL～1g/mL的范围内。(2)用上述改装笔，在纸上绘出所需图案，经干燥将有机溶剂挥发后使疏水剂充分渗透至纸张中。所述的芯片是通过在普通可灌注书写笔、绘图笔等的空笔芯中灌注疏水性溶液，然后直接在纸上绘制，干燥后形成疏水性图案制备而成。所述的普通可灌注书写笔、绘图笔，包括各种规格的书写笔、绘图笔。所述的纸为层析纸、滤纸、醋酸纤维纸、无纺布、棉纸等材料。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术采用自行改装的普通书写笔、绘图笔在纸上绘制纸基微流控芯片，极大地降低了成本，只需采用经改装过的装有疏水材料的书写笔、绘图笔，直接在所需纸张上绘制图案，经干燥后即得包含疏水通道的纸基微流控芯片，制作过程快速简单，所需材料易得。此方法对于纸基微流控芯片的普及应用具有十分重要的意义。【附图说明】图1a本专利技术所提供的方法制备的纸基芯片的SEM图；图1b普通马克笔制备的纸基芯片的SEM图；图2a本专利技术所提供的方法制备的纸基芯片制备前纸基表面扫描电镜图；图2b本专利技术所提供的方法制备的纸基芯片制备后纸基表面扫描电镜图；图3是本专利技术所提供的方法制备的纸基芯片用于尿酸检测；图4是纸芯片检测区域照片灰度值和尿酸浓度之间的线性关系。【具体实施方式】以下提供本专利技术一种纸基微流控芯片的快速制作方法的具体实施方式。实施例1纸基微流控芯片的制作：(1)取一支普通的书写用水笔，用注射器吸除笔芯中的墨水。(2)取真空硅脂0.15g加入到12.5mL正庚烷中，超声溶解真空硅脂，然后用将0.5g烷基烯酮二聚体(AKD)加入到上述溶液中，超声溶解，将此混合液做疏水剂。用注射器吸取0.1mL上述疏水剂溶液并注射到改装的水笔中。(3)用上述改装笔，以直径为8mm的孔板做模具，直接在Whatman#1滤纸上绘出图案，然后放在烘箱中，100℃下烘干3分钟，纸基微流控芯片制作成功，此芯片的性质表征如图1a，1b和图2a，2b所示。实施例2纸基微流控芯片的制作：(1)取一支普通的书写用水笔，用注射器吸除笔芯中的墨水。(2)取真空硅脂0.15g加入到12.5mL正己烷中，超声溶解真空硅脂，然后将0.5g石蜡加入到上述溶液中，超声溶解，此混合液做疏水剂。用注射器吸取0.1mL并注射到改装的水笔中。(3)用上述改装笔，直接在纸上绘制图案，然后用热吹风机吹干至溶剂完全挥发，纸基微流控芯片制作成功。实施例3纸基微流控芯片用于尿酸样品的检测：(1)取尿酸检测试剂尿酸氧化酶(80U/mL)、辣根过氧化物酶(340U/mL)、4-氨基安替比林(4mM/L)、3，5-二氯-2-羟基苯磺酸钠(8mM/L)各1μL依次滴加到检测区域中央位置，干燥。(2)将浓度分别为0、15、35、50、75、100ppm的尿酸标准溶液和处理后的血清样品S1，S2滴加到不同的检测区域的中央位置，干燥。(3)用手机对纸芯片检测区域拍照，照片如图3所示，并将照片用ImageJ软件处理，得到灰度值，以灰度值为纵坐标，各溶液浓度为横坐标做标准曲线，如图4所示。将所测样品的灰度值带入，可得到样品S1和S2的尿酸值分别为36.5ppm和51.2ppm。对比例1现有技术中采用钢笔绘制，笔中装有石蜡的庚烷溶液。纸基微流控芯片的制作：(1)将石蜡溶解于庚烷中形成饱和溶液，浓度为1.0g/100mL，将此溶液作为疏水剂。(2)用注射器吸取上述溶液至普通书写用钢笔的墨囊内，在滤纸上绘出特定图案，包含微流通道，检测区域等。此方法的缺点为绘制过程笔头容易堵塞，依据此方法制作所得芯片的疏水边界不连续，从而影响后续检测。本专利技术所述纸基微流控芯片的制作方法具有简单快速，成本低廉，稳定性好等特点，特别适合于在常规实验室或欠发达地区使用，有望应用于医疗诊断、环境监测以及食品质量的快速检测。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纸基微流控芯片的快速制作方法，其特征在于，其具体步骤为：(1)将疏水性材料溶解于有机溶剂制成疏水性溶液，将溶液注入空笔芯中，再将空笔芯装回原笔上，得到改装的纸基微流控芯片快速制作笔；(2)用上述改装笔，在纸上绘出所需图案，经干燥将有机溶剂挥发后使疏水剂充分渗透至纸张中。

【技术特征摘要】
1.一种纸基微流控芯片的快速制作方法，其特征在于，其具体步骤为：(1)将疏水性材料溶解于有机溶剂制成疏水性溶液，将溶液注入空笔芯中，再将空笔芯装回原笔上，得到改装的纸基微流控芯片快速制作笔；(2)用上述改装笔，在纸上绘出所需图案，经干燥将有机溶剂挥发后使疏水剂充分渗透至纸张中。2.如权利要求1所述的一种纸基微流控芯片的快速制作方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，疏水材料包括烷基烯酮二聚体，光刻胶，石蜡中的一种。3.如权利要求1所述的一种纸基微流控芯片的快速制作方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，有机溶剂为己烷，辛烷，戊烷，乙酸乙酯及上述溶剂组成的混合溶剂。4.如权利要求1所述的一种纸基微流...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡坪，赵甜甜，张敏，王月荣，章弘扬，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31