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第12期精选论文之三: 盖印法加工纸基微流控芯片及其应用

纸基微流控芯片（Paper-based microfluidic）简称纸芯片，是以纸为基底材料和分析平台的一种微流控芯片，由哈佛大学Whitesides课题组首次提出。与传统的硅片、玻璃、石英、PDMS等材料为基底的微流控芯片相比，纸芯片具有材料易得、成本低、生物相容性好、无需外力驱动等优点，已在食品安全、生物医药、环境监测等领域成功应用，如已商品化的快检产品毒品检测卡、早孕测试卡等，其内核均为纸芯片。

纸芯片制作的关键是在纸基底上加工出疏水坝和亲水的液体流动通道，常用的加工方法有光刻、喷蜡打印、喷墨打印、绘图、丝网印刷、等离子体处理等。上述方法各有利弊：紫外光刻法分辨率高，但成本较高；蜡印法和喷墨打印法加工方便，但需专用的喷蜡打印机；绘图法较为灵活，但分辨率低；丝网印刷法需专用丝网印模，且精度不高；等离子体处理法适应性广，但需昂贵的真空等离子设备，不易普及。

烷基烯酮二聚体（AKD）分子在加热条件下可和纸张纤维素发生酯化反应，赋予纸张表面疏水性，若加热前在纸上盖印能阻止该酯化反应发生的试剂，则能在印迹上留下亲水通道。光敏印章垫是一种具有大量微孔的聚合物材料，受到瞬间强光照射后，表面迅速熔化，形成一层可隔绝液体渗透的薄膜。基于该特性，该材料目前已广泛应用于各类日用印章的制备，具有制作快捷、印迹清晰的特点。汉江师范学院丁宗庆等受纸上盖章的启发，设计了盖印法加工纸芯片的新方法。该研究以阻断试剂（三乙醇胺溶液）为“印泥”，用光敏印章将其盖印在吸附了AKD的滤纸上，加热后即制成了相应图案的纸芯片。

实验以1.0 g/L AKD-正己烷溶液为疏水化试剂，三乙醇胺-无水乙醇溶液（体积比0.5∶1）为阻断试剂，制作的纸芯片线条分辨率为0.5 mm。对亚硝酸钠溶液进行测定，显色后拍照，用Photoshop CS6软件读取显色斑点的亮度平均值（I）。结果表明，NO₂^-质量浓度（ρ）和I在一定范围内呈良好的线性关系，线性方程为I=195.1-1.431ρ，r=0.999 1，检出限为0.48 mg/L，回收率为98.2%～103%，相对标准偏差（RSD）为3.3%。该方法能成功地在滤纸上加工出液体流动通道，实现液体的有序流动，并能在指定区域附载样品或试剂，实现了纸芯片的基本功能。与传统加工方法相比，该方法不需要苛刻条件，操作灵活方便，印章可反复使用，材料易得，为研制廉价易普及的纸芯片提供了新思路。若在印章垫上设计出微富集、微分离等功能单元，或者注入检测试剂盖印等，将可实现更为广阔的应用。

该研究获湖北省教育厅科学技术研究重点项目（D20173101）资助。相关成果发表于《分析测试学报》2019年12期第1507～1510页。

doi：10.3969/j.issn.1004-4957.2019.12.017

【引用本文】：丁宗庆, 陈楠, 邱阳, 吴晓慧. 盖印法加工纸基微流控芯片及其应用[J]. 分析测试学报, 2019, 38(12): 1507-1510.

【Cite this article】: DING Zong-qing, CHEN Nan, QIU Yang, WU Xiao-hui. Preparation of Paper-based Microfluidic Chips Processed by Imprinted Method and Their Application[J]. Journal of Instrumental Analysis，2019, 38(12): 1507-1510.

延伸阅读：

[1]张剑,谢婷婷,杨玉莹,刘春叶,Frank A.GOMEZ,Wilson LEE,肖倩.纸芯片显色法用于L-半胱氨酸的快速测定[J].分析测试学报,2019,38(04):477-481.

doi:10.3969/j.issn.1004-4957.2019.04.017

[2]田恬,黄艺顺,林冰倩,魏晓峰,周雷激,朱志,杨朝勇.纸芯片微流控技术的发展及应用[J].分析测试学报,2015,34(03):257-267.

doi:10.3969/j.issn.1004-4957.2015.03.002

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