CN109254043A - 自动清洗纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种自动清洗纸基电化学发光传感器的制备及在重金属离子检测中的应用。通过蜡打印技术在纸芯片上制备多通道清洗区、中空通道区、工作电极区、辅助区和吸收清洗液区，并借助丝网印刷技术，印制三电极。凭借着纸的亲水性、可设计性及毛细作用，结合多通道设计实现了纸芯片装置的自动清洗功能。利用发光试剂的分子内共反应剂和分子间共反应剂增强了信号、提高了体系的灵敏度。通过借助于镍离子的特异性DNA酶链和汞离子对发光试剂的抑制作用实现了传感器的高灵敏、特异性检测。

Description

自动清洗纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用
技术领域
本发明涉及一种自动清洗纸基传感分析检测技术领域，更具体地说是一种具有自动清洗功能的纸基电化学发光传感器的构建及其在双金属离子检测中的应用。
背景技术
近年来，环境污染问题日益严重，重金属离子超标是环境污染的重要因素之一。重金属离子作为一种毒性的微污染物，可以在生态系统中通过食物链在生物体内不断的传递和积累，进而会影响到人类的生存和健康。生命体内累积的过量的重金属离子通常会导致消化道、呼吸道、肝脏等器官的损坏，甚至会导致生命体的死亡。因此，找到一种简单、快速、高效、准确并且灵敏的检测方法是当务之急。
在过去数十年间，国内外的科研人员对多种重金属离子检测方法做了深入研究，包括荧光检测法、比色法、原子吸收光谱法、电化学方法和电化学发光方法等。与其他的重金属离子检测方法相比，电化学发光由于其设备简单，重现性高，可控性好和灵敏度高等特点备受关注，被认为是一种最有发展潜能的超灵敏分析方法之一。对于典型的电化学发光传感来说，两个核心元素是不可或缺的，即：共反应体系（用来产生检测信号）及反应平台（为反应提供微环境）。传统的共反应体系往往是由单一的分子内或分子间共反应构成，其发光信号得不到充分地增强。为了增大检测信号、提高体系的灵敏度，我们采用同种发光试剂的分子内和分子间两种共反应剂来实现。
此外，功能性能好的检测平台也是至关重要的，它是整个监测体系的平台和基础，为电化学发光反应提供一个微环境。众所周知，纸张作为现代社会中无处不在的人造材料之一，与传统的检测平台相比有一些独特的性质，如价格低廉、储量丰富、易于储存、好的化学兼容性等等，因此备受研究者的关注。特别是自从1883年纸基传感器第一次报道以来，纸芯片就在环境监测、药物检测及临床诊断等微量分析领域中被广泛推广。随着纸芯片分析装置的不断深入研究，一些问题也逐步凸显出来。其中，纸芯片的清洗操作尤为突出，重复繁琐的操作造成人力资源的浪费，大大约束了纸芯片分析装置的发展。因此，寻找一种解决方法势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动清洗纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用，建立一种操作简选择性高、成本低等特点的化学分析传感器件。本发明以多通道设计为基础，制备了测定镍离子和汞离子的纸基电化学传感器件，成功建立了快速、特异的超灵敏检测方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过构建一种具有自动清洗功能的纸基电化学发光传感平台来实现的，该具有自动清洗功能的纸基电化学发光传感平台的制备方法为：
（1）在计算机上利用Adobe illustrator CS4软件设计具有自动清洗功能的纸基装置疏水蜡打印图案，其式样如附图1所示；
（2）通过富士施乐蜡打印机将步骤（1）中设计的疏水图案打印到A4大小的纸芯片上，所用的纸芯片为色谱纸；
（3）将印有蜡图案的A4纸芯片放置到烘箱中，在130-150 ºC下加热1-2 min，使蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙；
（4）利用激光切割机对处理好的A4纸芯片进行切割，得到纸基装置，并沿着E上的浅灰色线处切开，随后用打孔器将纸芯片上黑色区域切割掉，形成便于液体流动的中空通道；
（5）采用丝网印刷技术进行电极印刷，式样如附图2所示，将工作电极印刷到E上的两个半圆形亲水区，将银/氯化银参比电极、碳对电极分别印刷到F上两个半圆形亲水区；
（6）在工作电极所在的亲水区上生长银纳米球，定义为纸基银电极，超纯水清洗电极表面，室温下干燥，将聚乙烯亚胺和N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺固定在纸基银电极上，实现纸芯片的功能化；
（7）将20 µL 浓度为5 μM的DNA酶链S1和20 µL浓度为5 μM的DNA适配体链S3，分别滴加在两个功能化的纸基银电极上，并在37 °C下孵化过夜，然后超纯水清洗电极表面，室温下干燥；
所述的DNA酶链S1和DNA适配体链S3的碱基序列如核苷酸序列表所示，且两条DNA链的3’端均修饰上氨基；
（8）将巯基己醇滴加到两个工作电极上，超纯水清洗电极表面，室温下干燥；
（9）将DNA 适配体链S2连接到氧化亚铜/金纳米复合材料表面，制备得到S2-氧化亚铜/金纳米复合材料；将得到的复合材料滴加到DNA酶链S1修饰的工作电极上孵化70 min；
所述的DNA 适配体链S2的碱基序列如核苷酸序列表所示，其中DNA 适配体链S2的3’端修饰上巯基，5’端修饰有二茂铁；
（10）将DNA适配体链S4以及DNA适配体链S5连接到氧化亚铜/金纳米复合材料的表面，制备得到S4-氧化亚铜/金-S5复合材料；将得到的复合材料滴加到DNA适配体链S3修饰的工作电极II上，随后用超纯水清洗电极表面，并在室温下干燥；
所述的DNA适配体链S4碱基序列如核苷酸序列表所示，其3’端修饰上巯基，5’端修饰上二茂铁；
所述的DNA适配体链S5碱基序列如核苷酸序列表所示，其5’端修饰上氨基；
（11）将纸芯片装置折叠成连入电路时的3D构象，折叠后的式样如附图3所示，将含有过氧化氢的缓冲溶液滴加在两个纸基银电极上，并依次与电化学工作站相连，记录发光强度；
（12）滴加30 μL汞离子样品到修饰有DNA 酶链S1修饰的工作电极上，室温下孵化30min后，滴加30 μL镍离子样品到修饰有DNA 适配体链S3修饰的工作电极上，室温下孵化60min，清洗电极表面，并室温下干燥；
（13）重复步骤（11），并记录两个纸基银电极的电化学发光强度，计算电化学发光强度差，分别绘制电化学发光强度差与镍离子和汞离子浓度的标准曲线，完成重金属离子的测定。
所述的纸基装置，其特征在于：该纸基装置蜡打印图案包括六个区域分别为A、B、C、D、E和F，其中A、B和C的尺寸为35×45 mm，D的尺寸为40×45 mm，E和F的尺寸为30×45mm，A和C上的圆形中空通道直径为14 mm，B上的亲水通道宽度为4 mm，入口是直径8 mm的圆形亲水区，出口是直径为14 mm圆形亲水区，E和F上的电极区是直径为14 mm的半圆形亲水区，其间距为1.5 mm，且每个区域间均有宽度1 mm间距，即为折叠线，通过折叠，可使A和C上的中空通道，上层的B上的出口，下层的工作电极及底层的D重合，得到用于纸基装置的自动清洗的3D构象，其式样如附图 4所示，E和F对折实现其半圆形亲水区的重合，得到用于电发光信号采集的3D构象，其式样如附图 3所示。
所述纸芯片功能化，其特征在于：首先制备纸基银电极，即取896 µL 浓度为1.63M 的羟胺加入到652 µL超纯水中，将40 µL浓度为 0.45 M的硝酸银溶液滴加到工作电极所在的亲水区，快速加入20 µL的配置好的NH2OH溶液，室温下反应60 min，清洗电极表面，将纸芯片放置在室温下干燥，即可得到纸基银电极，在磁力搅拌下，将2.5 mL浓度为 0.02 M的聚乙烯亚胺、质量分数为1%戊二醛和0.5 mL 浓度为0.01 M的N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺混合，并搅拌12 h，将40 µL的混合液滴加到得到的纸基电极上并在室温下干燥，即完成纸芯片的功能化。
所述的氧化亚铜/金纳米复合材料，其特征在于: 将50 mL超纯水、0.025 g醋酸铜和0.025 g的分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮在搅拌下混合，加入10 mL的浓度为 0.25 M的氢氧化钠后形成深蓝色溶液，将7.5 mL的浓度为 0.05 M的抗坏血酸溶液以每秒3滴的速度加入并持续搅拌30 min，将所得的混合液在4500 rpm下离心三次，并用水和乙醇进行清洗收集，得到的沉淀物分散到9.2 mL超纯水中，随后向得到的分散液中加入体积为276 μL的质量分数1% 氯金酸溶液并持续搅拌2 min，将所得溶液在5000 rpm下离心三次，并用乙醇清洗，即可获得氧化亚铜/金纳米复合材料。
所述的S2-氧化亚铜/金纳米复合材料，其特征在于：将200 μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S2在搅拌下滴加到1 mL氧化亚铜/金纳米复合材料分散液中，在搅拌14 h后，150μL质量分数为1%的牛血清白蛋白加入并继续搅拌2 h，将得到的混合液在4500 rpm下离心收集，并再分散到缓冲溶液中，即可得到该复合材料。
所述的S4-氧化亚铜/金-S5复合材料，其特征在于：将200 μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S5在搅拌下滴加到1 mL 氧化亚铜/金纳米复合材料分散液中，搅拌2 h后加入400μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S4，并继续搅拌过夜，随后滴加150 μL质量分数为1%的牛血清白蛋白并继续搅拌2 h，将得到的混合液在4500 rpm下离心收集，并再分散到缓冲溶液中，即可得到该复合材料。
所述的超纯水清洗电极表面，其特征在于：将纸芯片装置折叠成自动清洗时的3D构象，其折叠后的式样如附图4所示，随后，将超纯水滴加到装置区域入口后，清洗液被六条通道（1-6）分成六股流体，分别根据路径的长短，以三个不同的时间到达出口，随后受重力作用通过中空通道，透过工作电极后被D吸收，实现两个电极的自动清洗过程。
本发明的有益效果
(1)本发明利用纸的毛细作用和多通道设计，实现了两电极的自动清洗，提高了装置的构建效率，简化了人为操作，同时也为超灵敏检测提供了保障。
(2)本发明利用银纳米球修饰的纸工作电极为反应平台，提高了纸芯片的导电性及比表面积，提高了信号强度，同时也降低了成本。
(3)本发明利用分子内和分析间共反应实现对信号的二次放大，增强了体系的灵敏度。
(4)本发明利用镍离子特异性DNA酶和汞离子对N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺的抑制作用分别实现了对镍离子和汞离子的超灵敏检测，使得装置具有较好的特异性。
附图说明
图1：A4纸上的疏水蜡打印图案。
图2：裁切后印有银/氯化银参比电极、工作电极、碳对电极的纸基装置。
图3：纸基装置连入电路时的3D构象。
图4：纸基装置自动清洗时的3D构象。
具体实施方式
实施例1
该具有自动清洗功能的纸基电化学发光传感平台的制备方法为：
（1）在计算机上利用Adobe illustrator CS4软件设计具有自动清洗功能的纸基装置疏水蜡打印图案，其式样如附图1所示，该三维多功能集成的纸基装置包括六个蜡打印区域分别为A、B、C、D、E和F，其中A、B和C的尺寸为35×45 mm，D的尺寸为40×45 mm，E和F的尺寸为30×45 mm，A和C上的圆形中空通道直径为14 mm，B上的亲水通道宽度为4 mm，入口是直径8 mm的圆形亲水区，出口是直径为14 mm圆形亲水区，E和F上的电极区是直径为14 mm的半圆形亲水区，其间距为1.5 mm，且每个区域间均有宽度1 mm间距，即为折叠线；
（2）通过富士施乐蜡打印机将步骤（1）中设计的疏水图案打印到A4大小的纸芯片上，所用的纸芯片为色谱纸；
（3）将印有蜡图案的A4纸芯片放置到烘箱中，在130-150 ºC下加热1-2 min，使蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙；
（4）利用激光切割机对处理好的A4纸芯片进行切割，得到纸基装置，并沿着E上的浅灰色线处切开，随后用打孔器将纸芯片上黑色区域切割掉，形成便于液体流动的中空通道；
（5）采用丝网印刷技术进行电极印刷，将工作电极印刷到E上的两个半圆形亲水区，将银/氯化银参比电极、碳对电极分别印刷到F上两个半圆形亲水区；
（6）在工作电极所在的亲水区上生长银纳米球，定义为纸基银电极，超纯水清洗电极表面，室温下干燥，将聚乙烯亚胺和N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺固定在纸基银电极上，实现纸芯片的功能化；
所述纸芯片功能化，其步骤是：首先制备纸基银电极，即取896 µL 浓度为1.63 M 的羟胺加入到652 µL超纯水中，将40 µL浓度为 0.45 M的硝酸银溶液滴加到工作电极所在的亲水区，快速加入20 µL的配置好的NH2OH溶液，室温下反应60 min，清洗电极表面，将纸芯片放置在室温下干燥，即可得到纸基银电极，在磁力搅拌下，将2.5 mL浓度为 0.02 M的聚乙烯亚胺、质量分数为1%戊二醛和0.5 mL 浓度为0.01 M的N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺混合，并搅拌12 h，将40 µL的混合液滴加到得到的纸基电极上并在室温下干燥，即完成纸芯片的功能化；
所述的超纯水清洗电极表面，其步骤是：折叠纸芯片装置，使得A和C上的中空通道，与上层的B上的出口、下层的工作电极及底层的D重合，即可得到用于纸基装置的自动清洗的3D构象，将清洗液滴加到装置入口后，清洗液被六条通道（1-6）分成六股流体，根据流体流经路径的长短，清洗液分三个不同的时间到达出口，到达出口的流体受重力作用通过中空通道，透过工作电极后被D吸收，实现两个电极的自动清洗过程
（7）将20 µL 浓度为5 μM的DNA酶链S1和20 µL浓度为5 μM的DNA适配体链S3，分别滴加在两个功能化的纸基银电极上，并在37 °C下孵化过夜，然后清洗电极表面，室温下干燥；
所述的DNA酶链S1和DNA适配体链S3的碱基序列如核苷酸序列表所示，且两条DNA链的3’端均修饰上氨基；
（8）将巯基己醇滴加到两个工作电极上，超纯水清洗电极表面，室温下干燥；
（9）将DNA 适配体链S2连接到氧化亚铜/金纳米复合材料表面，制备得到S2-氧化亚铜/金纳米复合材料；将得到的复合材料滴加到DNA酶链S1修饰的工作电极上孵化70 min；
所述的S2的碱基序列如核苷酸序列表所示，其中S2的3’端修饰上巯基，5’端修饰有二茂铁；
其中所述的氧化亚铜/金纳米复合材料的合成步骤: 将50 mL超纯水、0.025 g醋酸铜和0.025 g的分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮在搅拌下混合，加入10 mL的浓度为 0.25 M的氢氧化钠后形成深蓝色溶液，将7.5 mL的浓度为 0.05 M的抗坏血酸溶液以每秒3滴的速度加入并持续搅拌30 min，将所得的混合液在4500 rpm下离心三次，并用水和乙醇进行清洗收集，得到的沉淀物分散到9.2 mL超纯水中，随后向得到的分散液中加入体积为276 μL的质量分数1% 氯金酸溶液并持续搅拌2 min，将所得溶液在5000 rpm下离心三次，并用乙醇清洗，即可获得氧化亚铜/金纳米复合材料；
所述的S2-氧化亚铜/金纳米复合材料，合成步骤是：将200 μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S2在搅拌下滴加到1 mL氧化亚铜/金纳米复合材料分散液中，在搅拌14 h后，150 μL质量分数为1%的牛血清白蛋白加入并继续搅拌2 h，将得到的混合液在4500 rpm下离心收集，并再分散到缓冲溶液中，即可得到该复合材料；
（10）将DNA适配体链S4以及DNA适配体链S5连接到氧化亚铜/金纳米复合材料的表面，制备得到S4-氧化亚铜/金-S5复合材料；将得到的复合材料滴加到DNA适配体链S3修饰的工作电极II上，随后超纯水清洗电极表面，并在室温下干燥；
所述的DNA适配体链S4碱基序列如核苷酸序列表所示，其3’端修饰上巯基，5’端修饰上二茂铁；
所述的DNA适配体链S5碱基序列如核苷酸序列表所示，其5’端修饰上氨基；
所述的S4-氧化亚铜/金-S5复合材料的合成步骤：将200 μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S5在搅拌下滴加到1 mL 氧化亚铜/金纳米复合材料分散液中，搅拌2 h后加入400 μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S4，并继续搅拌过夜，随后滴加150 μL质量分数为1%的牛血清白蛋白并继续搅拌2 h，将得到的混合液在4500 rpm下离心收集，并再分散到缓冲溶液中，即可得到该复合材料；
（11）将装置的E和F对折实现其半圆形亲水区的重合，得到用于电发光信号采集的3D构象，将含有过氧化氢的缓冲溶液滴加在两个纸基银电极上，并依次与电化学工作站相连，记录发光强度I 0和I 0’；；
（12）滴加30 μL汞离子样品到修饰有DNA 酶链S1修饰的工作电极上，室温下孵化30min后，滴加30 μL镍离子样品到修饰有DNA 适配体链S3修饰的工作电极上，室温下孵化60min，超纯水清洗电极表面，并室温下干燥；
（13）重复步骤（11），并记录两个纸基银电极的电化学发光强度I 镍和I 汞，计算电化学发光强度差，分别绘制电化学发光强度差与镍离子和汞离子浓度的标准曲线，完成重金属离子的测定。
序列表
<110> 济南大学
<120> 自动清洗纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用
<130> 2018
<160> 5
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 67
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
cacgtccatc tctgcagtcg ggtagttaaa ccgaccttca gacatagtga gtagcaaaaa 60
aaaaaaa 67
<210> 2
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
actcactatr aggaagagat ggacgtg 27
<210> 3
<211> 47
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
gaaatatagt agaccggtcg cgctaggccg atccttcctc ccgtctc 47
<210> 4
<211> 48
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
gaagacggga ggaaggatcg gcctagcgcg accggtctac tatatttc 48
<210> 5
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
tttttttttt tttttttttt 20

Claims (6)

1.一种自动清洗纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用，其特征是包括以下步骤：
（1）在计算机上利用Adobe illustrator CS4软件设计具有自动清洗功能的纸基装置疏水蜡打印图案；
（2）通过富士施乐蜡打印机将步骤（1）中设计的疏水图案打印到A4大小的纸芯片上，所用的纸芯片为色谱纸；
（3）将印有蜡图案的A4纸芯片放置到烘箱中加热，蜡打印区域的蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙；
（4）利用激光切割机和打孔器将步骤（3）所得的纸芯片进行裁切得到纸基装置；
（5）采用丝网印刷技术，将工作电极、银/氯化银参比电极、碳对电极印刷到步骤（4）所得到的纸基装置上；
（6）在工作电极所在的亲水区上生长银纳米球，定义为纸基银电极，清洗电极表面，室温下干燥，将聚乙烯亚胺和N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺固定在纸基银电极上，实现纸芯片的功能化；
（7）将DNA酶链S1和DNA链S3分别滴加在两个功能化的纸基银电极上，并孵化过夜，然后清洗电极表面，在室温下干燥；所用的DNA酶链S1和DNA适配体链S3的碱基序列如核苷酸序列表所示，且两条DNA链的3’端均修饰上氨基；
（8）将巯基己醇滴加到两个纸基银电极上，清洗电极表面，室温下干燥；
（9）将50 mL超纯水、0.025 g醋酸铜和0.025 g的分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮在搅拌下混合，加入10 mL的浓度为 0.25 M的氢氧化钠形成深蓝色溶液后，将7.5 mL的浓度为 0.05 M的抗坏血酸溶液以每秒3滴的速度加入，搅拌30 min后将混合液在4500 rpm下离心三次，并用水和乙醇进行清洗收集，得到的沉淀物分散到9.2 mL超纯水中，随后向溶液中加入体积为276 μL 的质量分数1% 氯金酸溶液并持续搅拌2 min，将所得溶液在5000 rpm下离心三次，并用乙醇清洗，即可获得氧化亚铜/金纳米复合材料；
（10）将DNA 适配体链S2连接到氧化亚铜/金纳米复合材料表面，制备得到S2-氧化亚铜/金纳米复合材料；将得到的复合材料滴加到DNA酶链S1修饰的纸基银电极上孵化70min；其中DNA 适配体链S2的碱基序列如核苷酸序列表所示，其3’端修饰上巯基，5’端修饰有二茂铁；
（11）将DNA适配体链S4以及DNA适配体链S5连接到氧化亚铜/金纳米复合材料的表面，制备得到S4-氧化亚铜/金-S5复合材料；将得到的复合材料滴加到DNA 适配体链S3修饰的纸基银电极上，随后清洗电极表面，并在室温下干燥；其中的DNA 适配体链S4碱基序列如核苷酸序列表所示，其3’端修饰上巯基，5’端修饰上二茂铁；其中的DNA 适配体链S5碱基序列如核苷酸序列表所示，其5’端修饰上氨基；
（12）将装置的E和F对折实现其半圆形亲水区的重合，得到用于电发光信号采集的3D构象，随后将缓冲溶液分别滴加在两个纸基银电极上，并依次与电化学工作站相连，记录发光强度；
（13）滴加汞离子样品到修饰有DNA 酶链S1修饰的纸基银电极上，室温下孵化30 min后，滴加镍离子样品到修饰有DNA 适配体链S3修饰的纸基银电极上，室温下孵化60 min，清洗电极表面，并室温下干燥；
（14）重复步骤（12）并记录两个纸基银电极的电化学发光强度，计算电化学发光强度差，分别绘制电化学发光强度差与镍离子和汞离子浓度的标准曲线，完成重金属离子的测定。
2.根据权利要求1所述的一种自动清洗纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用，其特征在于：权利要求 1 步骤(1)中所述纸基装置，其特征在于：该三维多功能集成的纸基装置包括六个蜡打印区域A、B、C、D、E和F，其中A、B和C的尺寸为35×45 mm，D的尺寸为40×45 mm，E和F的尺寸为30×45 mm，A和C上的圆形中空通道直径为14 mm，B上的亲水通道宽度4 mm，入口是直径8 mm的圆形亲水区，出口是直径为14 mm圆形亲水区，E和F上的电极区是直径为14 mm的半圆形亲水区，其间距为1.5 mm，每个区域间均有宽度1 mm间距，即为折叠线。
3.根据权利要求1所述的一种纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用，其特征在于：权利要求 1 步骤(6)中所述的纸芯片的功能化，其特征在于：首先制备纸基银电极，即取896 µL 浓度为1.63 M 的羟胺加入到652 µL超纯水中，将40 µL浓度为 0.45 M的硝酸银溶液滴加到工作电极所在的亲水区，快速加入20 µL的配置好的NH2OH溶液，室温下反应60min，清洗电极表面，将纸芯片放置在室温下干燥，即可得到纸基银电极，在磁力搅拌下，将2.5 mL浓度为 0.02 M的聚乙烯亚胺、质量分数为1%戊二醛和0.5 mL 浓度为0.01 M的N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺混合，并搅拌12 h，将40 µL的混合液滴加到得到的纸基电极上并在室温下干燥，即完成纸芯片的功能化。
4.根据权利要求1所述的一种纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用，其特征在于：权利要求 1 步骤(10)中所述的S2-氧化亚铜/金纳米复合材料，其特征在于：将200 μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S2在搅拌下滴加到1 mL氧化亚铜/金纳米复合材料分散液中，在搅拌14 h后，150 μL质量分数为1%的牛血清白蛋白加入并继续搅拌2 h，将得到的混合液离心收集，并再分散到缓冲溶液中，即可得到该复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用，其特征在于：根据权利要求1步骤(11)所述的S4-氧化亚铜/金-S5复合材料，其特征在于：将200 μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S5在搅拌下滴加到1 mL 氧化亚铜/金纳米复合材料分散液中，搅拌2 h后400 μL浓度为2.5 μM的DNA适配体链S4滴入，并继续搅拌过夜，随后150 μL质量分数为1%的牛血清白蛋白加入并继续搅拌2 h，将得到的混合液用离心收集，再分散到缓冲溶液中，即可得到该复合材料。
6.根据权利要求1所述的一种纸基传感装置的制备及在离子分析中的应用，其特征在于：根据权利要求1步骤（6）、（7）、（8）、（11）和（13）所述的清洗电极表面，其特征在于：折叠纸芯片装置，使得A和C上的中空通道，与上层的B上的出口、下层的工作电极及底层的D重合，即可得到用于纸基装置的自动清洗的3D构象，随后将清洗液滴加到装置区域入口，清洗液被六条通道分成六股流体，分别根据路径的长短以三个不同的时间到达出口，随后通过中空通道，透过工作电极后被D吸收，实现两个电极的自动清洗过程。
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