一種豎直紙基微流控檢測芯片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種豎直紙基微流控檢測芯片及其制備方法，步驟為：將紙裁成紙條，或者將紙條預(yù)先使用剪切的方式圖案化成具有形狀的紙條，雙面膠貼在紙條兩側(cè)，將紙條使用衍紙筆卷成紙卷，使用雙面膠固定紙卷，形成紙通道，將紙卷固定在基底上制作二維或者三維的豎直紙基微流控檢測芯片，豎直芯片具有成本低、操作簡單、無需加熱、無需封塑、流速可控、分辨率高的特點(diǎn)，可用于低成本的生化現(xiàn)場檢測。
【專利說明】
一種豎直紙基微流控檢測芯片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微流控芯片領(lǐng)域，具體講一種豎直紙基微流控檢測芯片，即使用剪紙和衍紙的方式制作紙微流控通道，通道垂直于芯片的基底。使用該方法成功制備了紙基微流控芯片，并應(yīng)用于廉價(jià)、快速檢測紙微流控分析芯片的制作。
【背景技術(shù)】
[0002]臨床檢測(Point-of-caretesting，P0CT)又稱快速檢測、及時(shí)檢測，一般具有快速簡單成本低便攜易處理等優(yōu)點(diǎn)。微流控芯片實(shí)驗(yàn)室是目前最有望實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場檢測診斷(POCT)的技術(shù)平臺，但是目前，微流控芯片實(shí)驗(yàn)室仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，其復(fù)雜、昂貴的制備設(shè)備及對環(huán)境要求苛刻限制了其發(fā)展。紙是一種廉價(jià)、豐富的材料，如試紙條已經(jīng)成為一種分析平臺廣泛用于簡單的疾病診斷等領(lǐng)域，使用紙做微流控芯片具有成本低、制備方法簡單、操作簡單、使用后可任意處理等特點(diǎn)。目前紙微流控芯片的制作方法主要有:光刻、切繪、注射法蝕刻、等離子蝕刻、切削、噴蠟打印。受限于傳統(tǒng)的加工方式，微流控紙芯片的紙通道都是貼合在基底或者平行于基底，需要光刻、噴蠟打印、激光以及加熱來制做親疏水通道以及提高紙芯片分辨率，且需要額外的封塑來防止溶劑揮發(fā)，昂貴的儀器設(shè)備、專業(yè)的技術(shù)人員需求，大大限制了紙微流控芯片的應(yīng)用特別是在資源匱乏地區(qū)的應(yīng)用。因此急需一種新的紙基微流控生化分析芯片進(jìn)行廉價(jià)POCT檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出了一種豎直紙基微流控檢測芯片及其制備方法，并基于該方法制備了多元檢測的二維豎直芯片和自動ELISA檢測的三維豎直芯片。本發(fā)明制備方法簡單、無需加熱、無需昂貴儀器。較常規(guī)圖案化方法而言操作簡單、材料易得，具有很好的使用價(jià)值。
[0004]為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種豎直紙基微流控檢測芯片，以檢測液處理過的紙條卷成相應(yīng)的紙卷垂直固定于基底形成二維或三維的豎直紙基微流控檢測芯片;所述的紙條中間為商用色譜紙或者硝酸纖維素膜，兩面分別是通過雙面膠粘貼的彩色疏水紙條。
[0005]制備所述的豎直紙基微流控檢測芯片的方法，步驟為:
[0006]步驟一、將紙片剪裁成紙條或者圖案化的的紙條；
[0007]步驟二、以雙面膠將疏水的彩色紙條貼在步驟一的紙條兩面;所述雙面膠基材為疏水高分子聚合物；
[0008]步驟三、按照反應(yīng)原理以相應(yīng)的檢測液處理紙條后再將紙條按照設(shè)計(jì)要求使用衍紙筆卷成紙卷，再固定好紙卷，形成紙的微流控通道；
[0009]步驟四、將紙卷按照微流控通道垂直基底的方式固定在基底上得到二維或者三維的豎直紙基微流控檢測芯片。
[0010]所述雙面膠包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、無紡布、聚氯乙烯基材中任意一種。
[0011 ]所述步驟三所述的衍紙筆包括中間有縫隙的桿狀物。
[0012]所述剪裁方式包括使用剪刀手工裁剪或者使用機(jī)械切割機(jī)、激光切割機(jī)裁剪。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出了一種豎直紙基微流控檢測芯片，使用簡單的剪紙和衍紙來制作紙基微流控芯片，易于制備并具有很好的實(shí)用性。且由于紙通道垂直于基底，因而分辨率取決于紙的厚度。
[0014]本發(fā)明剪紙和衍紙方法制作豎直紙基微流控檢測芯片解決了傳統(tǒng)圖案化方法操作繁瑣、成本高、分辨率低、需要額外封塑，應(yīng)用于POCT檢測具有廉價(jià)、易操作的特點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明中涉及的剪紙和衍紙方法制作豎直紙基微流控檢測芯片與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。
[0016]1、成本低、制備簡易、穩(wěn)定性高，可批量生產(chǎn)。
[0017]2、僅需要傳統(tǒng)的剪紙技術(shù)和衍紙技術(shù)就能制作紙基微流控芯片的通道、無需昂貴的儀器。
[0018]3、制作過程中通道之間有疏水層，僅很小的側(cè)面暴露于空氣中，無需封塑。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的二維多元檢測豎直紙芯片實(shí)物圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1二維多元檢測豎直紙芯片檢測葡萄糖、尿酸、膽固醇、甘油三酯濃度和顯色強(qiáng)度線性圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例2的三維自動ELISA檢測豎直紙芯片實(shí)物圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例2的三維自動ELISA檢測豎直紙芯片檢測肌紅蛋白和顯色強(qiáng)度線性圖。
[0023]圖5為本發(fā)明的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]如附圖5所示，一種豎直紙基微流控檢測芯片，步驟為:
[0026](I)將紙片剪裁成紙條，或者將紙片預(yù)先使用剪切的方式圖案化成具有形狀的紙條；
[0027](2)將雙面膠貼在裁剪好的紙條兩側(cè)；
[0028](3)將紙條使用衍紙筆卷成紙卷，使用預(yù)先貼好的雙面膠固定紙卷，形成紙的微流控通道；
[0029](4)將紙卷固定在基底上制作二維或者三維的豎直紙基微流控檢測芯片。
[0030]所述的步驟一的裁剪方式為，使用剪刀手工裁剪或者使用機(jī)械切割機(jī)、激光切割機(jī)裁剪。
[0031]所述步驟二的的雙面膠材質(zhì)為疏水高分子聚合物如:聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、無紡布、聚氯乙烯等基材的雙面膠。
[0032]所述步驟三所述的紙卷制作方法為傳統(tǒng)的衍紙方式:使用中間有縫隙的金屬桿或者牙簽將紙條使用衍紙筆卷成紙卷。
[0033]所述步驟四的紙微流控通道和基底成垂直狀態(tài)，而非平行或者貼合狀態(tài)。
[0034]實(shí)施例1二維豎直紙芯片應(yīng)用于葡萄糖、尿酸、膽固醇、甘油三酯多元檢測:
[0035](I)將層析紙片剪裁成長度6cm，寬度2.5mm紙條；
[0036](2)將紙條正反兩面分別以雙面膠粘貼疏水的彩色紙條并且進(jìn)行裁剪，確保雙面膠和疏水紙條不超過層析紙條的大??；
[0037](3)將四個(gè)不同彩色紙條標(biāo)記的層析紙條使用衍紙筆卷成紙卷，使用預(yù)先貼好的雙面膠固定紙卷，形成四個(gè)通道的微流控通道；
[0038](4)將5yL葡萄糖、尿酸、膽固醇、甘油三酯檢測液分別滴加在通道末端的檢測區(qū)域，氮?dú)獯蹈珊髠溆谩?br>[0039](5)將紙卷固定在基底上制作紙基微流控檢測芯片。
[0040](6)將四組混有不同濃度的葡萄糖6111(0.6，1.2，2.5，511^)，尿酸1^(50，100，200，400μΜ)，膽固醇TC(2，3，4，5mM)，甘油三酯(0.6，I.2，I.8，2.4mM)的樣品分別滴加20yL于點(diǎn)樣區(qū)，靜止20min后顏色完全顯示，使用掃描儀掃描芯片。結(jié)果表明，隨著濃度增加檢測區(qū)顏色逐漸加深，根據(jù)顯色強(qiáng)度和濃度作圖可知0.6-5mM的Glu濃度和顯色呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，20-400μΜ的UA濃度和顯色呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，2-5mM的TC濃度和顯色呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，0.6-1.SmM的TG濃度和顯色呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系。
[0041 ]實(shí)施例2三維豎直紙芯片應(yīng)用于肌紅蛋白的自動ELISA檢測:
[0042](I)將兩個(gè)層析紙片剪裁成凹形圖案紙條以及6cmX 2mm紙條;將硝酸纖維素紙條裁剪為12cm X 2mm的紙條。
[0043](2)使用含0.50%(w/v)牛血清蛋白BSA的50mM PBS(pH 7.5)溶液封閉兩個(gè)層析紙條。
[0044](3)將0.50yL的0.50mg/mL ALP-標(biāo)記的人MB抗體滴加于凹形圖案層析紙條(芯片上II位置h0.SOyL的BCIP/NBT底物滴加于層析紙條(芯片上III位置)。37°(:干燥。
[0045](4)將1.0yL的0.50mg/mL人Mb抗體劃線于硝酸纖維素試紙條上(芯片上I位置)，室溫下干燥lh，封閉液中浸泡半小時(shí)后清洗30min。
[0046](5)用雙面膠將疏水的彩色紙條貼在裁剪好的紙條兩面并且進(jìn)行裁剪，確保雙面膠和疏水紙條不超過層析紙條的大小;綠色紙條用于粘貼兩個(gè)層析紙條，紅色紙條粘貼硝酸纖維素紙條。
[0047](6)將三個(gè)組裝好的紙條使用衍紙筆卷成紙卷，使用預(yù)先貼好的雙面膠固定紙卷，形成三維豎直紙芯片；圖案只要能夠保證樣品可以一條直接流向II區(qū)，一條先流過III區(qū)再進(jìn)入II區(qū)，最后一條就是硝酸纖維素紙條，保證樣品流過II區(qū)和III區(qū)后進(jìn)入I區(qū)即可，不限于凹型圖案。意思是:圖案的設(shè)計(jì)不限于所述的設(shè)計(jì)，只要能夠保證樣品可以一條直接流向II區(qū)，一條先流過III區(qū)再進(jìn)入II區(qū)，最后一條就是硝酸纖維素紙條，保證樣品流過II區(qū)和III區(qū)后進(jìn)入I區(qū)即可，本實(shí)例僅僅是一個(gè)實(shí)例，如果圖案設(shè)計(jì)成其他形狀只要滿足以上條件也可以，本發(fā)明不對所述的圖案設(shè)計(jì)做保護(hù)。
[0048](7)將紙卷固定在基底上制作紙基微流控檢測芯片。
[0049](8)將芯片進(jìn)樣端浸沒于10yL五組混有不同濃度的肌紅蛋白MB(50，200，1000，2000，5000ng/mL)的樣品池中，靜止30min后顏色完全顯示，使用掃描儀掃描芯片。結(jié)果表明，隨著濃度增加檢測區(qū)顏色逐漸加深，根據(jù)顯色強(qiáng)度和濃度作圖可知50-2000ng/mL的MB濃度和顯色呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系。
[0050]以上所述說明是為本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，僅為闡述本發(fā)明的可實(shí)現(xiàn)性及其優(yōu)異效果，并非以此來限制本發(fā)明的專利范圍，具體保護(hù)范圍應(yīng)以本發(fā)明權(quán)利要求書為準(zhǔn)。且凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做出的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種豎直紙基微流控檢測芯片，其特征在于，以檢測液處理過的紙條卷成相應(yīng)的紙卷垂直固定于基底形成二維或三維的豎直紙基微流控檢測芯片;所述的紙條中間為商用色譜紙或者硝酸纖維素膜，兩面分別是通過雙面膠粘貼的彩色疏水紙條。2.制備權(quán)利要求1所述的豎直紙基微流控檢測芯片的方法，其特征在于，步驟為: 步驟一、將紙片剪裁成紙條或者圖案化的的紙條； 步驟二、以雙面膠將疏水的彩色紙條貼在步驟一的紙條兩面;所述雙面膠基材為疏水高分子聚合物； 步驟三、按照反應(yīng)原理以相應(yīng)的檢測液處理紙條后再將紙條按照設(shè)計(jì)要求使用衍紙筆卷成紙卷，再固定好紙卷，形成紙的微流控通道； 步驟四、將紙卷按照微流控通道垂直基底的方式固定在基底上得到二維或者三維的豎直紙基微流控檢測芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備豎直紙基微流控檢測芯片的方法，其特征在于:所述雙面膠包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、無紡布、聚氯乙烯基材中任意一種。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備豎直紙基微流控檢測芯片的方法，其特征在于:所述步驟三所述的衍紙筆包括中間有縫隙的桿狀物。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備豎直紙基微流控檢測芯片的方法，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機(jī)械切割機(jī)、激光切割機(jī)裁剪。
【文檔編號】B01L3/00GK105879937SQ201610202188
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】馬劉宏, 高兵兵, 顧忠澤
【申請人】東南大學(xué)