CN105879937B - 一种竖直纸基微流控检测芯片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竖直纸基微流控检测芯片及其制备方法，步骤为：将纸裁成纸条，或者将纸条预先使用剪切的方式图案化成具有形状的纸条，双面胶贴在纸条两侧，将纸条使用衍纸笔卷成纸卷，使用双面胶固定纸卷，形成纸通道，将纸卷固定在基底上制作二维或者三维的竖直纸基微流控检测芯片，竖直芯片具有成本低、操作简单、无需加热、无需封塑、流速可控、分辨率高的特点，可用于低成本的生化现场检测。

Description

一种竖直纸基微流控检测芯片及其制备方法
技术领域
本发明属于微流控芯片领域，具体讲一种竖直纸基微流控检测芯片，即使用剪纸和衍纸的方式制作纸微流控通道，通道垂直于芯片的基底。使用该方法成功制备了纸基微流控芯片，并应用于廉价、快速检测纸微流控分析芯片的制作。
背景技术
临床检测(Point-of-care testing，POCT)又称快速检测、及时检测，一般具有快速简单成本低便携易处理等优点。微流控芯片实验室是目前最有望实现现场检测诊断(POCT)的技术平台，但是目前，微流控芯片实验室仍处于实验室研究阶段，其复杂、昂贵的制备设备及对环境要求苛刻限制了其发展。纸是一种廉价、丰富的材料，如试纸条已经成为一种分析平台广泛用于简单的疾病诊断等领域，使用纸做微流控芯片具有成本低、制备方法简单、操作简单、使用后可任意处理等特点。目前纸微流控芯片的制作方法主要有：光刻、切绘、注射法蚀刻、等离子蚀刻、切削、喷蜡打印。受限于传统的加工方式，微流控纸芯片的纸通道都是贴合在基底或者平行于基底，需要光刻、喷蜡打印、激光以及加热来制做亲疏水通道以及提高纸芯片分辨率，且需要额外的封塑来防止溶剂挥发，昂贵的仪器设备、专业的技术人员需求，大大限制了纸微流控芯片的应用特别是在资源匮乏地区的应用。因此急需一种新的纸基微流控生化分析芯片进行廉价POCT检测。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种竖直纸基微流控检测芯片及其制备方法，并基于该方法制备了多元检测的二维竖直芯片和自动ELISA检测的三维竖直芯片。本发明制备方法简单、无需加热、无需昂贵仪器。较常规图案化方法而言操作简单、材料易得，具有很好的使用价值。
为解决本发明的技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种竖直纸基微流控检测芯片，以检测液处理过的纸条卷成相应的纸卷垂直固定于基底形成二维或三维的竖直纸基微流控检测芯片；所述的纸条中间为商用色谱纸或者硝酸纤维素膜，两面分别是通过双面胶粘贴的彩色疏水纸条。
制备所述的竖直纸基微流控检测芯片的方法，步骤为：
步骤一、将纸片剪裁成纸条或者图案化的的纸条；
步骤二、以双面胶将疏水的彩色纸条贴在步骤一的纸条两面；所述双面胶基材为疏水高分子聚合物；
步骤三、按照反应原理以相应的检测液处理纸条后再将纸条按照设计要求使用衍纸笔卷成纸卷，再固定好纸卷，形成纸的微流控通道；
步骤四、将纸卷按照微流控通道垂直基底的方式固定在基底上得到二维或者三维的竖直纸基微流控检测芯片。
所述双面胶包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、无纺布、聚氯乙烯基材中任意一种。
所述步骤三所述的衍纸笔包括中间有缝隙的杆状物。
所述剪裁方式包括使用剪刀手工裁剪或者使用机械切割机、激光切割机裁剪。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种竖直纸基微流控检测芯片，使用简单的剪纸和衍纸来制作纸基微流控芯片，易于制备并具有很好的实用性。且由于纸通道垂直于基底，因而分辨率取决于纸的厚度。
本发明剪纸和衍纸方法制作竖直纸基微流控检测芯片解决了传统图案化方法操作繁琐、成本高、分辨率低、需要额外封塑，应用于POCT检测具有廉价、易操作的特点。
本发明中涉及的剪纸和衍纸方法制作竖直纸基微流控检测芯片与现有技术相比具有以下优点。
1、成本低、制备简易、稳定性高，可批量生产。
2、仅需要传统的剪纸技术和衍纸技术就能制作纸基微流控芯片的通道、无需昂贵的仪器。
3、制作过程中通道之间有疏水层，仅很小的侧面暴露于空气中，无需封塑。
附图说明
图1为本发明的实施例1的二维多元检测竖直纸芯片实物图；
图2为本发明的实施例1二维多元检测竖直纸芯片检测葡萄糖、尿酸、胆固醇、甘油三酯浓度和显色强度线性图；
图3为本发明的实施例2的三维自动ELISA检测竖直纸芯片实物图；
图4为本发明的实施例2的三维自动ELISA检测竖直纸芯片检测肌红蛋白和显色强度线性图。
图5为本发明的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明做进一步详细说明。
如附图5所示，一种竖直纸基微流控检测芯片，步骤为：
(1)将纸片剪裁成纸条，或者将纸片预先使用剪切的方式图案化成具有形状的纸条；
(2)将双面胶贴在裁剪好的纸条两侧；
(3)将纸条使用衍纸笔卷成纸卷，使用预先贴好的双面胶固定纸卷，形成纸的微流控通道；
(4)将纸卷固定在基底上制作二维或者三维的竖直纸基微流控检测芯片。
所述的步骤一的裁剪方式为，使用剪刀手工裁剪或者使用机械切割机、激光切割机裁剪。
所述步骤二的的双面胶材质为疏水高分子聚合物如：聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、无纺布、聚氯乙烯等基材的双面胶。
所述步骤三所述的纸卷制作方法为传统的衍纸方式：使用中间有缝隙的金属杆或者牙签将纸条使用衍纸笔卷成纸卷。
所述步骤四的纸微流控通道和基底成垂直状态，而非平行或者贴合状态。
实施例1二维竖直纸芯片应用于葡萄糖、尿酸、胆固醇、甘油三酯多元检测：
(1)将层析纸片剪裁成长度6cm，宽度2.5mm纸条；
(2)将纸条正反两面分别以双面胶粘贴疏水的彩色纸条并且进行裁剪，确保双面胶和疏水纸条不超过层析纸条的大小；
(3)将四个不同彩色纸条标记的层析纸条使用衍纸笔卷成纸卷，使用预先贴好的双面胶固定纸卷，形成四个通道的微流控通道；
(4)将5μL葡萄糖、尿酸、胆固醇、甘油三酯检测液分别滴加在通道末端的检测区域，氮气吹干后备用。
(5)将纸卷固定在基底上制作纸基微流控检测芯片。
(6)将四组混有不同浓度的葡萄糖Glu(0.6，1.2，2.5，5mM)，尿酸UA(50，100，200，400μM)，胆固醇TC(2，3，4，5mM)，甘油三酯(0.6，1.2，1.8，2.4mM)的样品分别滴加20μL于点样区，静止20min后颜色完全显示，使用扫描仪扫描芯片。结果表明，随着浓度增加检测区颜色逐渐加深，根据显色强度和浓度作图可知0.6-5mM的Glu浓度和显色呈现很好的线性关系，20-400μM的UA浓度和显色呈现很好的线性关系，2-5mM的TC浓度和显色呈现很好的线性关系，0.6-1.8mM的TG浓度和显色呈现很好的线性关系。
实施例2三维竖直纸芯片应用于肌红蛋白的自动ELISA检测：
(1)将两个层析纸片剪裁成凹形图案纸条以及6cm×2mm纸条；将硝酸纤维素纸条裁剪为12cm×2mm的纸条。
(2)使用含0.50％(w/v)牛血清蛋白BSA的50mM PBS(pH 7.5)溶液封闭两个层析纸条。
(3)将0.50μL的0.50mg/mL ALP-标记的人MB抗体滴加于凹形图案层析纸条(芯片上II位置)。0.50μL的BCIP/NBT底物滴加于层析纸条(芯片上III位置)。37℃干燥。
(4)将1.0μL的0.50mg/mL人Mb抗体划线于硝酸纤维素试纸条上(芯片上I位置)，室温下干燥1h，封闭液中浸泡半小时后清洗30min。
(5)用双面胶将疏水的彩色纸条贴在裁剪好的纸条两面并且进行裁剪，确保双面胶和疏水纸条不超过层析纸条的大小；绿色纸条用于粘贴两个层析纸条，红色纸条粘贴硝酸纤维素纸条。
(6)将三个组装好的纸条使用衍纸笔卷成纸卷，使用预先贴好的双面胶固定纸卷，形成三维竖直纸芯片；图案只要能够保证样品可以一条直接流向II区，一条先流过III区再进入II区，最后一条就是硝酸纤维素纸条，保证样品流过II区和III区后进入I区即可，不限于凹型图案。意思是：图案的设计不限于所述的设计，只要能够保证样品可以一条直接流向II区，一条先流过III区再进入II区，最后一条就是硝酸纤维素纸条，保证样品流过II区和III区后进入I区即可，本实例仅仅是一个实例，如果图案设计成其他形状只要满足以上条件也可以，本发明不对所述的图案设计做保护。
(7)将纸卷固定在基底上制作纸基微流控检测芯片。
(8)将芯片进样端浸没于100μL五组混有不同浓度的肌红蛋白MB(50，200，1000，2000，5000ng/mL)的样品池中，静止30min后颜色完全显示，使用扫描仪扫描芯片。结果表明，随着浓度增加检测区颜色逐渐加深，根据显色强度和浓度作图可知50-2000ng/mL的MB浓度和显色呈现很好的线性关系。
以上所述说明是为本发明较佳实施例的详细描述，仅为阐述本发明的可实现性及其优异效果，并非以此来限制本发明的专利范围，具体保护范围应以本发明权利要求书为准。且凡根据本发明精神实质所做出的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种竖直纸基微流控检测芯片，其特征在于，以检测液处理过的纸条卷成相应的纸卷垂直固定于基底形成二维或三维的竖直纸基微流控检测芯片；所述的纸条中间为商用色谱纸或者硝酸纤维素膜，两面分别是通过双面胶粘贴的彩色疏水纸条。
2.制备权利要求1所述的竖直纸基微流控检测芯片的方法，其特征在于，步骤为：
步骤一、将纸片剪裁成纸条或者图案化的纸条；
步骤二、以双面胶将疏水的彩色纸条贴在步骤一的纸条两面；所述双面胶基材为疏水高分子聚合物；
步骤三、按照反应原理以相应的检测液处理纸条后再将纸条按照设计要求使用衍纸笔卷成纸卷，再固定好纸卷，形成纸的微流控通道；
步骤四、将纸卷按照微流控通道垂直基底的方式固定在基底上得到二维或者三维的竖直纸基微流控检测芯片。
3.根据权利要求2所述的制备竖直纸基微流控检测芯片的方法，其特征在于：所述双面胶包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、无纺布、聚氯乙烯基材中任意一种。
4.根据权利要求2所述的制备竖直纸基微流控检测芯片的方法，其特征在于：所述步骤三所述的衍纸笔包括中间有缝隙的杆状物。
5.根据权利要求2所述的制备竖直纸基微流控检测芯片的方法，其特征在于：所述剪裁方式包括使用剪刀手工裁剪或者使用机械切割机、激光切割机裁剪。
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