一种结果可视化的纸基微流控芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种结果可视化的纸基微流控芯片及其制备方法。纸基微流控芯片依次包括加样层以及检测层；该结果可视化的纸基微流控芯片进行检测时，检测结果无需借助额外的仪器即可直观呈现，提高了结果解释的简易性。本发明专利技术制备方法包括检测层为整块亲水性材料结构时，及检测层为具有凹槽、且凹槽内填充有亲水性材料的疏水或阻水性材料结构时的两种制备工艺，制备过程均简单易行，容易操作，且检测层为具有凹槽的疏水或阻水性材料结构的制备过程不采用任何化学药品或复杂的设备。

A result visualized paper based microfluidic chip and its preparation method

The invention discloses a paper based microfluidic chip with a result visualization and a preparation method. The paper based microfluidic chip successively includes the adding layer and the detection layer. When the paper based microfluidic chip is detected, the test results can be visualized without additional tools, which improves the simplicity of the result interpretation. The preparation method of the invention comprises a detection layer for the whole hydrophilic material structure, and the detection layer has a groove, and the groove is filled with hydrophilic material two kinds of hydrophobic or water-resistant material structure when the preparation process, the preparation process is simple, easy to operate, and the detection layer is provided with grooves hydrophobic or water resistance material structure of the preparation process does not use any chemicals or complex equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种结果可视化的纸基微流控芯片及其制备方法
本专利技术属于检测芯片制备
，涉及一种结果可视化的纸基微流控芯片及其制备方法。
技术介绍
纸基微流控芯片（µPADs）由于制作成本低，体积小，携带方便，检测快速准确等诸多优点而取代了传统的操作复杂、对工艺要求高的以硅、玻璃、石英等为基底的微流控装置，并广泛应用于生物化学分析、医疗诊断、环境监测等多个领域。制作纸基微流疏水坝的方法有很多，目前主要采用光刻胶、蜡印、喷墨印刷、丝网印刷以及等离子处理和激光处理等技术。最初在2007年，Whitesides团队使用光胶在紫外灯下借助掩膜进行局部曝光的方法在滤纸上形成疏水“坝”，制作了用于测定葡萄糖和蛋白质的纸基检测器件（Martinez,A.W.;Phillips,S.T.;Butte,M.J.;Whitesides,G.M.PatternedPaperasaPlatformforInexpensive,Low-Volume,PortableBioassays.Angew.Chem.,Int.Ed.2007,46,1318−1320）。从此也激起了新一轮利用纸设计微流体诊断装置的兴趣，继而引起世界上很多团队的进一步研究。2008年，Shen等人将滤纸经过AKD处理，并提出了用等离子技术制作纸基微流控芯片的新方法（LiX,TianJ,NguyenTH,etal.Paper-basedmicrofluidicdevicesbyplasmatreatment.[J].AnalyticalChemistry,2008,80(23):9131-9134.）。2010年，他们使用喷墨打印机在滤纸上直接打印AKD溶液制作纸基微流控芯片，从而改进了通过施胶方法实现微流控装置图案化的技术（LiX,TianJ,ShenW.Progressinpatternedpapersizingforfabricationofpaper-basedmicrofluidicsensors[J].Cellulose,2010,17(3):649-659.）。2009年，Lin团队充分运用蜡通过加热渗入滤纸内制成了具有毫米级亲水通道的纸基芯片，他提出了蜡笔手绘、蜡笔临摹打印图形以及蜡印三种方法制作疏水坝（LuY,ShiW,JiangL,etal.Rapidprototypingofpaper-basedmicrofluidicswithwaxforlow-cost,portablebioassay.[J].Electrophoresis,2009,30(9):1497.）。2013年He等用十八烷基三氯硅烷（OTS）的正己烷溶液浸泡亲水性滤纸，使滤纸由亲水变为疏水。然后，在石英掩模的保护下，通过深紫外光及其在空气中诱导产生的臭氧选择性区域光降解，制得具有亲疏水图案的微流控纸芯片（HeQ,MaC,HuX,etal.Methodforfabricationofpaper-basedmicrofluidicdevicesbyalkylsilaneself-assemblingandUV/O3-patterning.[J].AnalyticalChemistry,2013,85(3):1327.）。2013年Nie等报道了一种通过CO2激光切割机激光刻蚀滤纸的方法制作微流控通道（NieJ,LiangY,ZhangY,etal.One-steppatterningofhollowmicrostructuresinpaperbylasercuttingtocreatemicrofluidicanalyticaldevices[J].Analyst,2013,138(2):671.）。而对于检测结果的可视化，主要包括通过智能手机等的读取以及结果显示的文本化。其中，在通过智能手机的读取方法中，Parke等人报道了一项使用智能手机和纸基微流体装置用于评估不同类型的葡萄酒味道的研究，研究人员使用化学染料并测量其氧化状况并通过智能手机进行扫描从而对葡萄酒的主要成分进行分析，进一步地评估和监控葡萄酒的质量（TuSP,BaynesC,ChoSI,etal.Papermicrofluidicsforredwinetasting[J].RscAdvances,2014,4(46):24356.）。另外，Guan等人在血型试验的定性测试中设计了一种条形码样式的图案灵活的汇报测试结果，该图案可以使用下载了特定应用程序的智能手机进行扫描然后试验的结果显示在手机屏幕上，用户无需再进行手动的图案对比（GuanL.Barcode-likepapersensorforsmartphonediagnostics:anapplicationofbloodtyping.[J].AnalyticalChemistry,2014,86(22):11362-7.）。在实现结果显示的文本化的研究中，Yeow等人利用红细胞中抗原和血液中抗体之间的特异性反应产生红细胞的凝集，然后根据细胞的凝集情况使用生物活性和非生物活性的字母或符号，例如“A”、“B”、“C”和“+”进行图案化来鉴定人的血型，检测结果经文本直接呈现出来，例如“A+”（YeowN,McLieshH,GuanL,etal.Paper-basedassayforredbloodcellantigentypingbytheindirectantiglobulintest[J].Analyticalandbioanalyticalchemistry,2016,408(19):5231-5238.）。Li等人基于指示剂与金属离子反应形成的具有特定颜色的复合物的原理在纸上进行图案化形成目标金属的化学符号表达检测结果，该方法已成功的用于铜、铁以及镍离子的检测（LiM,CaoR,NilghazA."Periodic-table-style"paperdeviceformonitoringheavymetalsinwater[J].AnalyticalChemistry,2015,87(5):2555.）。以上方法减少了用户在操作试验过程中的工作，使得检测结果通过使用扫描或文本展示的方法进行直观的呈现，尤其是对于不同检测物检测结果产生相似颜色的试验，检测结果的可视化减少了纸基传感器使用过程中可能出现的错误。然而以上方法，例如制作疏水坝，必须需要借助仪器或者化学药品才得以完成，而且过程中容易造成流体的过度渗透从而影响通道的分辨率，因此通道的尺寸不易控制。另外，在结果的可视化方面，有些装置仍需要借助智能手机等设备读取，对于检测结构不需要借助额外设备读取的装置，例如利用文本化的字母或符号进行血型的表征试验，在添加了待测血液以后，还需要使用生理盐水的冲洗；而利用金属符号表示检测结果的方法，通过待测液体的冲洗或浸泡，字母符号很容易变得模糊，对于生成产物为可溶性复合物的试验，甚至会造成字母符号根本无法显示在试纸上的后果。因此，现有的纸基微流控芯片的结果可视化过程仍需简化，其显示效果还待进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种结果可视化的纸基微流控芯片。该结果可视化的纸基微流控芯片的检测结果无需借助额外的仪器即可直观呈现。本专利技术的目的还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结果可视化的纸基微流控芯片，其特征在于，由上至下，依次包括加样层以及检测层；所述加样层的材料为疏水性或阻水性材料；所述加样层的中间位置具有中空的字母或符号的图案，作为检测过程中的加样区域；所述检测层在与加样层的中空字母或符号的图案对应的区域部分具有亲水性，作为检测过程中的检测区域。

【技术特征摘要】
1.一种结果可视化的纸基微流控芯片，其特征在于，由上至下，依次包括加样层以及检测层；所述加样层的材料为疏水性或阻水性材料；所述加样层的中间位置具有中空的字母或符号的图案，作为检测过程中的加样区域；所述检测层在与加样层的中空字母或符号的图案对应的区域部分具有亲水性，作为检测过程中的检测区域。2.根据权利要求1所述的一种结果可视化的纸基微流控芯片，其特征在于，所述检测层为整块的亲水性材料结构，或为中间位置具有凹槽、且凹槽内填充有亲水性材料的疏水或阻水性材料结构；所述亲水性材料包括滤纸、化妆棉、纱布、纤维素粉末及纤维素衍生物、水凝胶及其他亲水有机材料、玻璃纤维或玻璃微珠。3.根据权利要求2所述的一种结果可视化的纸基微流控芯片，其特征在于，所述检测层为整块的亲水性材料结构时，加样层的材料选自包括烷基乙烯酮二聚物、烯基琥珀酸酐、光刻胶、松香、胶乳、硅氧烷、疏水或阻水性含氟化学品、聚烯烃乳液、树脂、脂肪酸、天然蜡、合成蜡、UV蜡和施胶剂中的一种以上。4.根据权利要求2所述的一种结果可视化的纸基微流控芯片，其特征在于，所述检测层为中间位置具有凹槽、且凹槽内填充有亲水性材料的疏水或阻水性材料结构时，加样层的材料选自具有粘性的透明或白色材料，包括粘附有双面胶的PCL、PET、ABS、PC、PP、PVC、PLA、有机硅树脂、二氧化硅、经处理后具有疏水性或阻水性的材料，以及透明胶带、冷裱膜和热塑膜中的一种或两种。5.根据权利要求2所述的一种结果可视化的纸基微流控芯片，其特征在于，所述检测层为中间位置具有凹槽、且凹槽内填充有亲水性材料的疏水或阻水性材料结构时，加样层的中空字母或符号的图案对应的区域部分落在凹槽填充的亲水材料范围内，且检测层底部黏有底层；所述底层的材料选自具有粘性的透明或白色材料，包括粘附有双面胶的PCL、PET、ABS、PC、PP、PVC、P...

【专利技术属性】
技术研发人员：田君飞，吴静，徐军飞，石聪灿，陈广学，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44