纸基复合微流控芯片的构建及其应用

发布时间：2020-05-01 20:17

【摘要】：从2007年Whitesides首先提出纸基微流控芯片的概念起,微流控纸基分析芯片(microfluidic paper analytical devices(μPADs))由于其相比传统微流控分析系统的独特优势,在近十年中获得了较大的发展。纸基介质由于其本身廉价、易于制作、使用方便,在食品药品检测、环境检测、医药临床上都有着较为理想的商业化前景。然而,这种纸基分析芯片在带来诸多便利的同时,也存在着一些结构上的缺陷。最突出的就是:由于纸的多孔结构,液体试剂可以在纸内部通过毛细作用进行运输,而不需要额外的驱动力;但是这种运输方向性差、通常会对液流造成较大的流动阻力,并对样品产生非特异性吸附。这些都限制了微流控纸分析芯片在检测上的应用,对大分子的运输和检测尤其困难。本文中,我们首先通过在纸的表面构建管道,加快运输速度,减少非特异性吸附。通过在纸上刻划出凹槽,再和胶带贴合,制作出纸和胶带构成的复合毛细管道。这条毛细管道可以像一般的毛细管一样快速、可控地运输试剂,再将试剂运输到周围不远处的检测区域。这种运输方式有着操作简单、高通量、可重复性强等优势。另外,通过分时同入口通入液体或者分区同时通入液体,在这种芯片上形成了不同类型的液体浓度梯度。基于以上特点,我们成功进行了金属离子、蛋白质、微生物的检测。为了提高检测通量,我们进一步开发了一种聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)—纸复合芯片。我们首先研究了 PDMS在高温下固化时间随温度升高而缩短的对应关系,其次通过控制一系列条件,成功在纸基材料上得到了分辨率较高的PDMS图案化纸芯片。芯片的图案化区域和PDMS管道可以可逆贴合,液体试剂在光滑的管道中流动并渗入纸质区域内,避免了管道本身的吸附作用。后续的检测实验中引入了标志肝功能指标的三种检测物:谷草转氛酶(AST)、磷酸氧化酶(ALP)、总蛋白(BSA),对肝功能标记物的成功检测证明了其对于大分子运输和检测的优势。
【图文】：

纸芯,微流控,制备方法,印章

Ｇ邋Ｗａｘ邋Ｐｒｉｎｔｉｎｇ逦Ｈ邋Ｉｎｋｊｅｔ邋Ｅｔｃｈｉｎｇ逦｜邋Ｉｎｋｊｅｔ邋Ｐｒｉｎｔｉｎｇ逡逑Ｐｒｉｎｔｉｎｇ逡逑图１．１几种常见的微流控纸芯片制备方法ｌ３。根据制作丨：艺的＋邋Ｎ，可以分为叫个大类：（Ａ）逡逑用蜡涂画、（Ｂ）高分子墨水涂画或印章、（Ｃ）蜡印章为－类；使用掩膜（Ｄ）蜡浸、（Ｅ）光刻、逡逑（Ｆ）蜡丝网印刷为－类；使用打印机来（Ｇ）蜡打印、（Ｈ）喷墨刻蚀改性、⑴喷墨印刷、⑴柔逡逑版印刷为－类；（Ｋ）刻刀雕刻、（Ｌ）激光雕刻为？类。逡逑

光刻胶,纸芯,掩膜,光刻技术

出微流控纸基分析系统的概念时，，也沿用了这个方法：将浸泡了光刻胶的纸芯片逡逑用掩膜覆盖后，紫外线曝光，洗去未固化的光刻胶，留在纸内的是固化了的光刻逡逑胶。该课题组的Ｍａｒｔｉｎｅｚ２６等改进了这个技术，舍去掩膜，直接将光刻胶用笔在逡逑芯片表面涂抹然后光固化，大大简化了实验步骤。ＯｕＹａｎｇ２７等改进了纸芯片使用逡逑的光刻胶，将光刻胶用氯仿稀释，这样不仅减少了光刻胶的用量，也减少了光刻逡逑胶的干燥固化时间。２０１５年Ｈｅ２８等将三维光刻技术引入芯片制作方法中，丰富逡逑了光刻技术。逡逑ａ）￣－ｃｈｒ0？Ｐｈｙ逦ｂ）
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN492

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