CN101571538A - 一种图案化生化分析试纸、其制作方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图案化生化分析试纸、其制作方法及应用，所述试纸是由蜡和吸水纸组成的层状结构，第一层为蜡，第二层为吸水纸，第三层为蜡；其制作方法为在吸水纸上用制作工具设计所需要的图案，然后用蜡描绘吸水纸正反面图案的线条，将描好的蜡纸放入高温容器中，使蜡软化成液体被吸水纸吸收，形成多条毫米级的亲水通道，冷却后，在反应区域加入生化分析试剂得到图案化生化分析试纸；所述图案化生化分析试纸应用于尿液、血液、唾液、水等各种液体样本的多指标生化分析；本发明的制作方法具有快速，成本低，操作简单等优点。

Description

一种图案化生化分析试纸、其制作方法及应用
技术领域
本发明涉及生化分析产品开发及其应用，特别提供了一种图案化生化分析试纸、其制作方法及应用。
背景技术
试纸作为一种方便快捷的分析手段已经在现实生活中得到了广泛的应用，比如常见的pH试纸，尿液检测试纸(四联，八联等)。而相对于传统的多种指标生化分析试纸制作方法，本发明一次成型，方便快捷，成本低廉，非常适合于一次性多种生化分析试纸的制作，本试纸也被称为纸上微流控芯片。
微流控芯片(Microfluidics，Lab-on-a-chip)是一个跨学科的新领域，指的是把生化领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规生物或化学实验室的各种功能的一种技术。它是微纳米技术的重要组成部分，也是系统生物学研究的主要技术平台之一。
而目前文献报道的制作图案化生化分析试纸的方法主要采用光刻胶SU8或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)等材料，成本昂贵且不常见，同时制作方法相对繁琐，不利于图案化生化分析试纸的应用(Patterned Paper as aPlatform for Inexpensive，Low-Volume，Portable Bioassays Andres W.Martinez，Scott T.Phillips，Manish J.Butte，and George M.Whitesides Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，1318-1320；Low-Cost Printing of Poly(dimethylsiloxane)Barriers To Define Microchannels in Paper，Analytical Chemistry Published onWeb 03/12/2008)。本发明采用蜡这一低成本、易得的材料取代光刻胶SU8或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)等材料，极大地降低了成本，简化了操作步骤，为图案化生化分析试纸真正应用于实际生产提供了非常简便易行的方法，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种图案化生化分析试纸、其制作方法及应用。
本发明提供了一种图案化生化分析试纸，所述试纸是由蜡和吸水纸组成的层状结构，第一层为蜡，第二层为吸水纸，第三层为蜡；蜡和吸水纸成本低廉并且简单易得。
本发明提供了一种图案化生化分析试纸的制作方法，在吸水纸上用制作工具设计所需要的图案，然后用蜡描绘吸水纸正反面图案的线条，将描好的蜡纸放入高温容器中(如烘箱，温度略高于所用蜡的软化温度)，使蜡软化成液体被吸水纸吸收，形成多条毫米级的亲水通道，冷却后，在反应区域加入生化分析试剂得到图案化生化分析试纸。
本发明提供的图案化生化分析试纸的制作方法，所述制作工具可以采用普通的蜡笔手工制作，快速简便；还可以采用商业化的喷蜡打印机，快速、大批量的制作低成本的图案化试纸，非常适合于商业开发。
本发明提供的图案化生化分析试纸应用于尿液、血液、唾液、水等各种液体样本的多指标生化分析，如用于尿液检测试纸、水质监测试纸等。本发明试纸可以完成尿液、血液、唾液、水等各种液体样本的过滤，去除杂质，将尿液、血液、唾液、水等各种液体样本直接应用于生化分析中。
本发明提供的图案化生化分析试纸的作用原理主要是通过蜡在吸水纸上形成毫米级的亲水性通道，这样液体样品就可以通过蜡的限制作用到达指定反应区域，完成诊断。同时由于蜡的限制作用，各个指标间不会相互干扰。
本发明的创造性在于：1、用低成本的蜡来取代聚二甲基硅氧烷(PDMS)，光刻胶等各种昂贵的材料在试纸上形成毫米级的亲水通道；2、用喷蜡打印机快速、大批量制作快速生化分析试纸，成本低，制作速度快，有可能取代现有的多指标测试试纸的制作方法，应用于商业化。
本发明具有如下的优点：1、制作方法简单、快速、成本低；2、反应单元和驱动单元完全集成于试纸上；3、不需要软件的控制，无需外界接口；4、不需要外动力源，适合野外分析；5、体积小、成本低、操作特别简单。
附图说明
图1图案化试纸的制作和生化分析过程，其中，1为滤纸，2为涂蜡，3为蜡笔或喷蜡打印机，3为图案化试纸，4为加样，5为空白，6为检测，7为结果分析；
图2利用蜡笔手工制作的图案化生化分析试纸图；
图3利用喷墨打印机和蜡笔结合制作的图案化生化分析试纸图；
图4利用喷蜡打印机制作的图案化生化分析试纸图；
图5牛血清白蛋白(BSA)和葡萄糖(Glucose)的同时检测的结果，其中，A为牛血清白蛋白，B为葡萄糖。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1：
三种不同方法制作的图案化试纸，制作的三种方法主要包括：
(1)在吸水纸上用铅笔画下需要的图案，然后用蜡笔沿着铅笔的线条描绘(吸水纸的正面、反面都要用蜡笔描绘)，将描好的蜡纸放入一个高温容器中(如烘箱，温度略高于所用蜡的软化温度)停留约数分钟(时间决定于所用的温度条件和所用蜡材料)。这样蜡就会软化为液体被吸水纸吸收，阻断吸水纸的纤维，形成各条毫米级的亲水通道，待冷却后在各个反应区域加入试剂就可以成为多指标生化分析试纸(见图2)。
(2)用绘图软件在电脑上设计好所需要的图案，然后用喷墨打印机在吸水纸上打印图案，用蜡笔在打印好图案的吸水纸的正反面沿着打印线条描绘，然后放入烘箱，软化蜡，点加试剂等(条件，流程基本与方法1)一致)，完成制作过程(见图3)。
(3)用绘图软件在电脑上设计好所需要的图案，然后用喷蜡打印机在吸水纸上打印图案，直接将打印好的吸水纸放入烘箱，完成软化蜡，点加试剂等各种步骤，完成制作过程(见图4)。
上述的三种方法，第一种方法特别简单、快速、便捷，材料、条件均易得，所以非常适合于家用；第二种方法可以得到更复杂的图案和更细的亲水反应区域，因而既适合家庭制作又适合工厂制作；第三种方法简单、直接、成本低，制作速度非常快，在一分钟之内可以制作30张A4大小的诊断试纸，非常适合于大规模制作低成本多指标生化分析试纸，具有商业化前景。
实施例2：
用图案化试纸来进行BSA(牛血清白蛋白)和葡萄糖的同时检测，具体实施过程如下：对于BSA检测：首先在试纸的三个通道的外围圆处加入0.5μL的0.3M的柠檬酸缓冲液(pH＝1.8)，然后在上面加上0.5μL的溴酚蓝溶液(3.3mM乙醇溶液)；对于葡萄糖检测：首先在试纸的另外三个通道的外围圆处滴加0.5μL的碘化钾溶液(0.6M)，然后在上面滴加0.5μL的辣根过氧化物酶和葡萄糖氧化酶的溶液。待上面的溶液在空气中干燥后，在中心加样处加入葡萄糖和BSA的混合溶液，样品会自动流向各个分支，并与上面的干燥试剂反应并显色。其中BSA会在酸性条件下于溴酚蓝反应得到蓝色产物，葡萄糖会在葡萄糖氧化酶与辣根过氧化物酶的催化反应下于碘化钾反应产生黄色产物，产物的颜色与分析物的浓度呈一定的线性关系(浓度越高，产物颜色越深)。图5为牛血清白蛋白(BSA)和葡萄糖(Glucose)的同时检测的结果，其中，A为牛血清白蛋白，B为葡萄糖。BSA和葡萄糖的检测结果可以同时在试纸上反映出来，图5就是一系列不同浓度的BSA和葡萄糖的混合物在试纸上的反应结果。

Claims (5)

1、一种图案化生化分析试纸，其特征在于：所述试纸是由蜡和吸水纸组成的层状结构，第一层为蜡，第二层为吸水纸，第三层为蜡。
2、一种权利要求1所述图案化生化分析试纸的制作方法，其特征在于：在吸水纸上用制作工具设计所需要的图案，然后用蜡描绘吸水纸正反面图案的线条，将描好的蜡纸放入高温容器中，使蜡软化成液体被吸水纸吸收，形成多条毫米级的亲水通道，冷却后，在反应区域加入生化分析试剂得到图案化生化分析试纸。
3、按照权利要求2所述图案化生化分析试纸的制作方法，其特征在于：所述制作工具为蜡笔、喷墨打印机、喷蜡打印机中至少一种。
4、权利要求1所述图案化生化分析试纸应用于样本的多指标生化分析。
5、按照权利要求4所述图案化生化分析试纸应用于样本的多指标生化分析，其特征在于：所述试纸应用于尿液、血液、唾液、水一些液体样本的多指标生化分析。
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