[发明专利]一种高粘附纸基疏水/疏油表面的构筑方法及应用

说明书

本发明公开一种高粘附纸基疏水/疏油表面的构筑方法及应用。所述高粘附纸基疏水/疏油表面是通过将滤纸浸渍到烷基氟氧化硅溶胶液中所制备得到的。本发明利用酸催化氟硅烷制备出烷基氟氧化硅溶胶液，然后将滤纸浸渍到该溶胶液中，构筑得到具有高粘附性疏水/疏油表面的纸芯片。所构筑的纸芯片不仅能够约束水，而且能够约束有机溶剂和含有表面活性剂的溶液。所构筑的纸芯片对液滴具有浓缩富集作用，不仅能够进行纯水相传感分析，而且能够进行涉及有机溶剂和表面活性剂的传感分析，在纸基分析器件开发领域具有广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及纸基分析器件领域。更具体地，涉及一种高粘附纸基疏水/疏油表面的构筑方法及传感应用。

背景技术

与传统的硅、玻璃、高聚物基分析器件相比，纸基分析器件(纸芯片)具有成本更低、分析系统更易微型化和便携化、后处理简单和无污染等优点(Cate D.M.AnalyticalChemistry.2015,87,19-41)，在临床诊断、食品质量控制和环境监测等领域具有很大的应用前景(Yamada K.Angewandte Chemie International Edition,2015,54,5294-5310)。

由于滤纸本身具有超亲水性，传统纸芯片的制作通过疏水化滤纸基底或在其特定区域制作疏水隔离图案来实现。目前文献上主要采用喷蜡打印(Lu Y.AnalyticalChemistry.2010,82,329-335)、喷墨打印/喷墨溶剂刻蚀(Abe K.AnalyticalChemistry.2008,80,6928-6934)、融蜡浸透、绘图、丝网印刷、柔印、紫外光刻(HeQ.Analytical Chemistry.2013,85,1327-1331)及激光处理等技术制作疏水表面或疏水图案(蒋艳，化学进展,2014,26,167-177)。

能够耐受有机试剂的纸芯片具有很多优势，例如处理和分析不溶于水的化学物质(有机药物，化学战剂和杀虫剂比如有机磷酸酯)。然而，当前大多数已报道纸芯片要么容易被有机溶剂溶解或溶胀，即不能对有机溶剂和表面活性剂起到约束作用，要么制作过程复杂，且需要大型化学气相沉积设备。所以，使得纸芯片在涉及有机溶剂和表面活性剂的分析检测中的发展受到了限制(Chen,B.ACS Applied MaterialsInterfaces 2013,5,12701-12707)。

研究发现，由于液滴在疏水表面成圆球状或半球状，所以随着溶剂的蒸发，液滴会发生浓缩使得溶质不断在液滴和疏水表面的接触点富集。虽然疏水表面的富集溶质作用能够在生化传感分析时起到信号放大的作用，但是由于水滴在疏水表面上通常会形成圆球状，且滚动角一般较小，容易导致测试液滴从疏水表面滚落或移位，从而影响检测分析的可操作性和结果的可靠性。

因此，需要提出一种新型纸基疏水/疏油表面，并探明其作为纸芯片在涉及有机溶剂和表面活性剂的分析检测中的潜在应用价值。同时要实现该疏水/疏油表面对液滴的高粘附性，以保证传感分析的稳健性。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种能够约束有机溶剂和表面活性剂的高粘附纸基疏水/疏油表面的构筑方法。

本发明的第二个目的在于提供一种能够用于涉及有机溶剂和表面活性剂的分析检测的纸芯片。

本发明的第三个目的在于提供一种如上所述的纸芯片在分析检测领域的应用。

本发明针对当前大多数纸基疏水表面不能对有机溶液或表面活性剂起到约束作用的问题，设计合成了一种新型溶胶液用以构筑更加稳健的对于水以及有机溶液或含有表面活性剂溶液的液滴具有高粘附性的疏水/疏油表面。本发明以正硅酸乙酯和氟硅烷为原料，通过酸催化法在乙醇和水混合体系中合成了烷基氟氧化硅溶胶液。然后将滤纸浸渍到该溶胶液中，形成疏水/疏油表面。所得到的纸基疏水/疏油表面对水、有机溶剂和表面活性剂均表现出良好的约束作用以及较高的粘附性和稳健性。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：