一種紙基微流控芯片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)芯片制備領(lǐng)域，具體涉及一種紙基微流控芯片的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紙芯片(μ PADs)是近幾年發(fā)展起來的一種基于紙的微流控器件，它具有成本低廉、操作簡單、不需要外援設(shè)備、可多元檢測等優(yōu)點，它將常用微流控器件的優(yōu)點(材料廉價、樣品量小、通量高)與橫向流動檢測(通過毛細(xì)作用帶動液體流動、吸附試劑、過濾樣品，不需要昂貴的栗或壓力控制閥等外援設(shè)備)的優(yōu)勢結(jié)合起來，因此在醫(yī)學(xué)診斷、藥物研發(fā)、水質(zhì)檢測和環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控等廣闊領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。
[0003]目前，國內(nèi)外主要采用紫外光刻、蠟印、等離子體處理、噴墨打印、繪圖、絲網(wǎng)印刷、柔印、激光處理及融蠟浸透等技術(shù)，在濾紙的特定區(qū)域制造出疏水的隔離帶(或隔離壩)，形成具有親疏水性的通道網(wǎng)絡(luò)，制得微流控紙芯片。例如:
[0004]2007年Whitesides小組將SU_8光膠涂在濾紙上，然后在掩模的保護下進行紫外光刻，曝光區(qū)的光膠形成疏水“壩”，顯影除掉未曝光的光膠，即形成親水區(qū)域，制得紙基微流控芯片。(Martinez, A.ff.!Phillips, S.T.；Butte, M.J.；Whitesides, G.M.Angew.Chem.1nt.Ed.2007，46，1318—1320)。
[0005]2009年Lin小組提出了蠟筆手繪、蠟筆臨摹打印圖形以及蠟印三種方法在濾紙的特定區(qū)域圖案化固體蠟，然后將濾紙放入高溫爐加熱，使蠟融化并滲透到濾紙中，形成疏水壩，制得具有毫米級親水通道的紙芯片(Lu，Y.;Shi，W.Jiang, L.；Qin, J.；Lin, B.Electrophoresis 2009, 30, 1497-1500.)。Whitesides 小組也研發(fā)了類似的錯印技術(shù)，并提出了濾紙中錯融化速率的計算模型(Carrilho, E.；Martinez, A.ff.；Whitesides, G.M.Anal.Chem.2009, 81，7091-7095.)。
[0006]2010年Li等將烷基烯酮二聚物(AKD)溶液打印到濾紙上，然后烘干AKD溶液形成疏水壩來獲得紙芯片(Li, X.；Tian, J.；Garnier, G.；Shen, ff.Colloids Surf., B2010，76，564-570.)。
[0007]2008年Whitesides小組利用打有孔眼并在孔眼內(nèi)填充了纖維素粉的雙面膠將兩層2D紙芯片粘合在一起，首次制得3D紙芯片(Martinez, A.W.；Phillips, S.T.；Whitesides, G.Μ.Proc.Natl.Acad.Sc1.U.S.A.2008，105，19606—19611.)。
[0008]2013年He等用十八烷基三氯硅烷(OTS)的正己烷溶液浸泡親水性濾紙，使濾紙由親水變?yōu)槭杷?。然后，在石英掩模的保護下，通過深紫外光及其在空氣中誘導(dǎo)產(chǎn)生的臭氧選擇性區(qū)域光降解，制得具有親/疏水圖案的微流控紙芯片(He, Q.;Ma，C.；Hu, X.；Chen, H.Anal.Chem.2013，85，1327-1331.)。
[0009]此外，公開號為:CN 104677896 A公開了“一種用于比色分析的紙基微流控芯片的制備及應(yīng)用”，是一種將親水通道貼合于疏水基底上，其中親水通道是先在濾紙上打印通道圖案后剪切得到；疏水基底是用甲基三氯硅烷與十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液處理濾紙得到的。
[0010]公開號為:CN 104437689 A公開了“基于光敏印章印刷的紙基微流控芯片制造方法”，利用打印裁切獲得光敏印章曝光用掩膜，再次基礎(chǔ)上用掩膜對光敏印章墊曝光，獲得帶有圖案的光敏印章墊，最后用光敏印章墊印制紙基微流控芯片。本發(fā)明不需要潔凈間的苛刻條件，不需要絕對平整的表面、不需要昂貴的光刻技術(shù)，具有操作靈活方便等優(yōu)點。
[0011]上述各種方法大多數(shù)需要用昂貴的儀器，制作成本高，操作工藝復(fù)雜，而2014年Cai等提出的通過TMOS溶液浸泡濾紙和NaOH溶液處理濾紙制得的紙基微流控芯片(Cai, L.；ffang, Y.；ffu, Y.；Xu, C.；Zhong, M.；Lai, H.；Huang, J.Analyst2014，139, 4593-4598.) 0以及2014年Wang等通過MSQ浸泡濾紙制得的疏水基質(zhì)(JingyunWang, Maria Rowena N.Monton, Xi Zhang, CarloS D.Μ.Filipe,Robert Pelton, JohnD.Brennan, Lab Chip, 2014，14，691 - 695.)。他們開創(chuàng)了新的方法，克服了以上缺點，但是在實施起來仍存在一些缺陷。比如，前者需要在100°加熱35分鐘；而后者需要在冰浴中超聲處理I小時，因此給操作帶來一定的麻煩，不便于在線檢測。
[0012]發(fā)明的內(nèi)容
[0013]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種紙基微流控芯片的制備方法，使得紙基微流控芯片的制備方法不需要任何昂貴的儀器、試劑，金屬模具，這種方法新穎，簡單，快捷，成本低，能耗小，無污染，制作周期短，整個過程在7分鐘內(nèi)就可完成。
[0014]上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0015]—種紙基微流控芯片的制備方法，包括制備紙基疏水基底和紙基親水通路基底，將紙基親水通路基底貼合在紙基疏水基底上，得到帶有親水通路的疏水基底即為紙基微流控芯片；
[0016]所述制備紙基疏水基底的疏水洛劑為二甲氧基娃燒，所述制備紙基未水通路基底的溶劑為十六烷基三甲基溴化銨。
[0017]具體的，該方法包括:
[0018]步驟一、制備紙基疏水基底:將二甲氧基娃燒溶解在易揮發(fā)有機溶劑中制備成體積濃度為2%?6%的疏水化溶液，濾紙置于疏水化溶液中浸泡并干燥獲得疏水基底；
[0019]步驟二、制備親水通路基底:制備質(zhì)量濃度為0.8%?2%的CTAB溶液為親水通路浸泡劑，將所需形狀的濾紙置于親水通路浸泡劑中浸泡獲得親水通路基底；
[0020]將親水通路基底與疏水基底貼合，得到帶有親水通路的疏水基底，即為紙基微流控芯片。
[0021]更具體的，所述的易揮發(fā)有機溶劑為正庚烷或正己烷。
[0022]再具體的，所述的步驟一的浸泡時間為10秒，所述的步驟二中浸泡時間為10秒。
[0023]進一步的，所述的疏水化溶液中還含有體積濃度為5%的乙酸乙酯，所述的親水通道浸泡劑中還含有體積濃度為10 %的乙醇、體積濃度為10 %的甲醇或體積濃度為10 %的異丙醇。
[0024]所述的紙基微流控芯片的制備方法制備得到的芯片用于葡萄糖檢測的應(yīng)用。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點與積極效果在于:
[0026](I)本發(fā)明采用三甲氧基硅烷作為疏水溶劑，采用CTAB作為親水溶劑，僅需將親水基底和疏水基底貼合在一起，就能在疏水基底上得到親疏水通路，得到紙基微流控芯片，大大簡化了芯片的制備方法；
[0027](2)本發(fā)明制備的紙基微流控芯片的毛細(xì)作用引導(dǎo)液體在親水紙通道內(nèi)流動，無需額外的流體驅(qū)動裝置；而且紙基微流控芯片還具有制作成本低、操作性強、生物兼容性好、后續(xù)處理簡單等特點；
[0028](3)本發(fā)明制備方法簡單快捷，制作周期短，成本低，能耗小，無污染，結(jié)合比色分析法，實現(xiàn)了快速定量檢測的目的，因此可作為小型化、便攜式的現(xiàn)場快速檢測器件，特別是在臨床診斷、食品衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測及生物化學(xué)等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0029]圖1為基于化學(xué)試劑處理的紙基微流控芯片的制造方法原理圖；
[0030]圖2是本發(fā)明紙基微流控芯片親水通路的構(gòu)型圖；
[0031]圖3是本發(fā)明制備的紙基微流控芯片構(gòu)型圖；
[0032]圖4是實施例二中濾紙的疏水性直觀比較圖；
[0033]圖5是實施例一未經(jīng)處理的初始濾紙的掃描電鏡(SEM)照片；
[0034]圖6是實施例一經(jīng)三甲氧基硅烷處理后得到疏水基底后的濾紙掃描電鏡(SEM)照片;
[0035]圖7為實施例三中的未經(jīng)處理的濾紙的電鏡圖；
[0036]圖8為實施例三中按照文獻(xiàn)報道技術(shù)經(jīng)TMOS處理后疏水濾紙的電鏡圖；
[0037]圖9是本發(fā)明紙基微流控芯片用于檢測葡萄糖的顯色結(jié)果圖；
[0038]圖10是圖9中灰度強度隨著葡萄糖濃度變化的曲線圖；
[0039]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細(xì)說明。
【具體實施方式】
[0040]如圖1所