CN109406597A - 纸基生物传感器图案的制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种纸基生物传感器图案的制作方法，包括以下步骤：提供一纸张作为衬底；提供一疏水性光阻材料，将所述疏水性光阻材料涂覆在所述衬底上形成一涂层；对所述涂层进行曝光处理，使曝光区域的所述疏水性光阻材料变成亲水性结构，未曝光区域的所述疏水性光阻材料仍保持疏水结构，从而界定出所述纸基生物传感器的图案。

Description

纸基生物传感器图案的制作方法
技术领域
本发明涉及一种纸基生物传感器图案的制作方法。
背景技术
纸基生物传感器由于成本低廉，可作为一种快筛传感器，因此非常符合经济效益。在纸基生物传感器制作过程中，为了划定纸基生物传感器的电极印刷和反应区的特定区域，必须先在纸张基体中制作出疏水图案。然而，由于一般的光阻材料均是疏水性的，且纸基生物传感器所用到的纸张基体在空间结构上是一个具有三维纤维素网络矩阵，在运用光刻法形成所需图案后，非图案区域较难从纸张基体中去除。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够有效解决上述问题的纸基生物传感器的制作方法。
一种纸基生物传感器图案的制作方法，包括以下步骤：
提供一纸张作为衬底；
提供一疏水性光阻材料，将所述疏水性光阻材料涂覆在所述衬底上形成一涂层；
对所述涂层进行曝光处理，使曝光区域的所述疏水性光阻材料变成亲水性结构，未曝光区域的所述疏水性光阻材料仍保持疏水结构，从而界定出所述纸基生物传感器的图案。
本发明提供的纸基生物传感器图案的制作方法，运用疏水性物质作为光阻材料，在对所述涂层进行曝光处理的过程中，曝光区域的所述疏水性光阻材料在光照射下反应变成亲水性基团，未曝光区域的所述疏水性光阻材料仍保持疏水状态，从而界定出所述纸基生物传感器的图案，由于所述亲水性基团可直接作為纸基的衬底，不需另外去除，简化了纸基生物传感器的制程，且减少了纸基生物传感器的制作时间。
具体实施方式
本发明提供了一种纸基生物传感器图案的制作方法，包括以下步骤：
第一步，提供一纸张作为纸基生物传感器的衬底。
所述衬底为亲水性物质，呈三维网状结构。所述衬底的主要成分为羟丙基纤维素(HPC)，其分子结构式为
第二步，提供一光阻材料，将所述光阻材料涂覆在所述衬底上形成一涂层。
所述光阻材料为疏水性物质。经过光照射后，所述光阻材料会发生结构变化，形成双离子的亲水结构。本实施方式中，所述光阻材料为螺吡喃(SP)。其分子结构式为所述螺毗喃在紫外光照射后开环的化学反应式如下：
具体地，所述R优选为羧基(-CH2CH2COOH)。即，所述螺吡喃为1＇-(3-羧乙基)-3＇,3＇-二甲基-6-硝基螺[吲哚啉-2,2[2H]吲哚啉苯并吡喃](SPCOOH)。
其中，当所述光阻材料为SPCOOH时，将所述光阻材料以及一催化剂同时涂覆于所述衬底并置于常温环境下，所述催化剂为N,N＇-二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)，使得SPCOOH与HPC发生酯化反应，形成螺吡喃羟丙基纤维素SP-HPC。其具体反应式如下：
第三步，提供一光罩，将所述光罩覆盖在所述涂层上。
所述光罩具有特定的图案。所述图案可根据产品需要进行设计和改动。
第四步，通过所述光罩对所述涂层进行曝光处理，使曝光区域的所述疏水性光阻材料变成亲水性结构，未曝光区域的所述疏水性光阻材料仍保持疏水结构，从而界定出所述纸基生物传感器图案。
具体地，经紫外光照射后，曝光区域的闭环的SP逐渐开环转变为部花菁式(MC)大共轭结构，使得SP分子变为同时带有正离子和负离子的两性离子亲水性基团。闭环的SP在紫外光照射下开环转变为部花菁式(MC)大共轭结构的具体化学反应式如下：
在其他实施方式中，所述光阻材料可以为其它任意疏水性物质。只需满足所述疏水性物质在光照射情况下能转变为亲水性物质即可。
本发明提供的纸基生物传感器图案的制作方法，运用螺吡喃等疏水性物质作为光阻材料。在对所述涂层进行曝光处理的过程中，曝光区域的所述疏水性光阻材料在光照射下反应变成亲水性基团，未曝光区域的所述疏水性光阻材料仍保持疏水状态，从而界定出所述纸基生物传感器的图案，由于所述亲水性基团可直接作为纸基的衬底，不需另外去除，简化了纸基生物传感器的制程，且减少了纸基生物传感器的制作时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明任何形式上的限制，虽然本发明已是较佳实施方式揭露如上，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许变动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种纸基生物传感器图案的制作方法，包括以下步骤：
提供一纸张作为衬底；
提供一疏水性光阻材料，将所述疏水性光阻材料涂覆在所述衬底上形成一涂层；
对所述涂层进行曝光处理，使曝光区域的所述疏水性光阻材料变成亲水性结构，未曝光区域的所述疏水性光阻材料仍保持疏水结构，从而界定出所述纸基生物传感器的图案。
2.如权利要求1所述的纸基生物传感器图案的制作方法，其特征在于：所述疏水性光阻材料为螺吡喃。
3.如权利要求2所述的纸基生物传感器图案的制作方法，其特征在于：所述衬底包含羟丙基纤维素，所述螺吡喃为1＇-(3-羧乙基)-3＇,3＇-二甲基-6-硝基螺[吲哚啉-2,2[2H]吲哚啉苯并吡喃]，所述1＇-(3-羧乙基)-3＇,3＇-二甲基-6-硝基螺[吲哚啉-2,2[2H]吲哚啉苯并吡喃]与一催化剂同时涂覆在所述衬底上，使得所述1＇-(3-羧乙基)-3＇,3＇-二甲基-6-硝基螺[吲哚啉-2,2[2H]吲哚啉苯并吡喃]与所述衬底中的羟丙基纤维素在所述催化剂作用下发生酯化反应，形成螺吡喃羟丙基纤维素。
4.如权利要求3所述的纸基生物传感器图案的制作方法，其特征在于：所述催化剂为N,N＇-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶。
5.如权利要求2所述的纸基生物传感器图案的制作方法，其特征在于：在对所述涂层进行曝光处理的步骤中，曝光区域的所述螺吡喃开环形成部花菁式大共轭结构，使所述螺吡喃分子变为同时带有正离子和负离子的两性离子亲水性基团。
6.如权利要求1所述的纸基生物传感器图案的制作方法，其特征在于：所述衬底为三维网状结构。
7.如权利要求1所述的纸基生物传感器图案的制作方法，其特征在于：在所述衬底上形成所述涂层步骤之后，对所述涂层进行曝光处理的步骤之前还包括以下步骤：
提供一具有图案的光罩，将所述光罩覆盖在所述涂层上。
8.如权利要求1所述的纸基生物传感器图案的制作方法，其特征在于：所述曝光处理采用紫外光照射的方式进行。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111189383A (zh) * 2020-02-20 2020-05-22 吉林大学 一种超疏水纸基应变传感器及其制备方法

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