[发明专利]一种3D集成纸芯片及可视化快速定量检测靶标方法

说明书

本发明公开了一种3D集成纸芯片及可视化快速定量检测靶标方法，本发明将信号识别、探针分离、信号转导与放大以及信号输出集成3D纸芯片上，可实现对靶标的快速可视化定量检测。本发明利用靶标和信号识别分子的特异性结合，引发信号放大探针的释放。同时，利用微球和滤纸孔径大小的差异，实现被释放的信号放大探针和固定在微球表面探针的分离。再通过折叠3D纸芯片装置，实现探针的转移，进而触发酶的级联反应，最终以距离最为信号输出方式。本发明具有检测快速，操作简单、价格低廉、高度集成化以及不需要对样品进行复杂前处理等优点。

技术领域

本发明涉及一种将信号识别、探针分离、信号转导与放大以及信号输出集成到一个纸基微流控装置的新方法，用于对小分子、金属离子等靶标的快速可视化定量检测，属于可视化定量分析方法技术领域。

背景技术

即时检测(Point of Care Testing，POCT)是指在采样现场即时进行检测分析，短时间内获取检测结果的一类新方法，在个体医疗、环境检测以及偏远地区原位检测上有重要意义(1.Yager P,Domingo G J,Gerdes J.Point-of-care diagnostics for globalhealth[J].Annual Review of Biomedical Engineering,2008,10,107-144)。该技术方便、快捷、步骤简单、不需要复杂的样品前处理、依靠简单的设备进行数字化信号读取或者通过简单的显色反应实现可视化信号输出。POCT平台的不断开发和普及显著削减了医疗综合成本，有利于缓解医疗资源短缺的困局，使疫情早期预警、个体保健防护以及现场环境监控成为了可能。

微流控纸芯片(Microfluidic Paper-based Analytical Devices，μPADs)简称纸芯片，是新兴的微流控分析领域，由Whitesides组在2007年首次提出(2.Martinez,A.W.,Phillips,S.T.,Butte,M.J.,Whitesides,G.M.,Patterned Paper as a Platform forInexpensive,Low-Volume,Portable Bioassays,Angewandte Chemie InternationalEdition[J],2007,46,1318-1320)。不同于传统的以玻璃、高聚物、硅以及石英等为材料的微流控芯片，纸芯片是以纸作为基底，并在其表面加工出特定结构的微流体通道而形成的微型分析器件。纸芯片凭着其独特的优势(耗样量少、成本低、可批量生产、生物兼容性强、便携可抛等)成为了强大有力的POCT工具，为个体医疗评估、疾病诊断、环境检测以及食品安全分析等领域的现场实时监测提供了一个广阔的平台(3.Yamada K,Shibata H,SuzukiK,et al.Toward practical application of paper-based microfluidics for medicaldiagnostics:state-of-the-art and challenges[J].Lab on a Chip,2017,17,1206-1249)。其中，3D纸芯片的发展解决了多数2D纸芯片存在的问题(如试剂储存不方便、功能单一以及局限于单通路简单反应等)，极大地增加了纸芯片的可塑性和多功能性，进一步扩展了纸芯片的应用范围(4.Martinez A W,Phillips S T,Whitesides G M.Three-dimensional microfluidic devices fabricated in layered paper and tape[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,2008,105,19606-19611；5.LiuH,Crooks R M.Three-dimensional paper microfluidic devices assembled using theprinciples of origami[J].Journal of the American Chemical Society,2011,133,17564-17566)。