[发明专利]流体运输可控的微流控纸芯片及其制备方法和使用方法

说明书

本发明公开了一种流体运输可控的微流控纸芯片及其制备方法和使用方法，该微流控纸芯片包括样品区(未改性滤纸区)、阻隔区(含苯乙烯及二苯甲酮结构单元的疏水高分子改性滤纸区)及控制区(含N,N‑二甲基丙烯酰胺、螺吡喃及二苯甲酮结构单元的亲水高分子改性滤纸区)。本发明以滤纸为基体，通过浸渍、紫外光固化及溶剂清洗的方法依次将疏水高分子和亲水高分子以化学共价键的形式分别固定在滤纸上的流道外和流道内，在滤纸上依次构建阻隔区、控制区和样品区。本发明制备方法简单，制得的微流控纸芯片结构稳定，可通过紫外光照或pH值的调控来灵活控制微流控纸芯片内流体的运输速度，使用方法简便，可应用于具有时间效应或多步反应的医疗检测。

技术领域

本发明涉及用于医疗检测的微流控芯片领域，具体涉及一种流体运输可控的微流控纸芯片及其制备方法和使用方法。

背景技术

微流控芯片是利用微细加工技术将微泵、微阀、微管道、微储液器、微检测元件、微电极、窗口和连接器等功能性元器件组合在芯片材料上的微全分析系统，具有耗材少、自动化程度高、集成度高及检测速度快等优点。微流控纸芯片，自2007年由美国哈佛大学Whitesides教授提出，已成为微流控芯片中最新发展方向。与传统的以硅、玻璃及塑料为基体材料的微流控芯片相比，微流控纸芯片具有以下主要优点：(1)价格低廉，易于商业推广；(2)流体运输可通过纤维素的毛细吸力，无需额外的动力装置，节约能源，并可实现所制装置的微型化；(3)制备方法灵活多样；(4)比表面积大，易于目标分子的固定；(5)质轻，可制作便携式装置；(6)后处理简单，可通过焚烧、微生物降解等环境友好方式进行处理。鉴于以上优点，微流控纸芯片在食品检测、环境监测及医学诊断等领域具有良好的应用前景。在医疗诊断中，对于疾病的早期检测尤为重要。通过微流控纸芯片，可快速得到检测结果，尤其适用于资源匮乏地区，如发展中国家、偏远地区、军事基地及紧急事发地等。因此，发展用于医疗诊断的微流控纸芯片具有重大的现实意义。

为了更好地掌控具有时间效应或多步反应的医疗检测反应，如动力学反应、DNA放大反应和酶联免疫吸附反应等，同时扩大这类分析检测装置的应用范围，微流控纸芯片中流体的运输需得以控制。为此，研究者们已采取以下措施：(1)调节纸的性质，如纸的原料来源及纸的克重；(2)设计不同几何形状的微流控纸芯片通道；(3)在通道中固定不同的化学物质作为阻隔物；(4)控制环境中的湿度；(5)对流道进行密封；(6)使用机械方式。然而这些方法难以实现对流体的灵活控制，而且可能需要大量的反应物或额外的加工程序。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种流体运输可控的微流控纸芯片及其制备方法和使用方法，本发明的制备方法简单，制得的微流控纸芯片结构稳定，可通过紫外光照或pH值的调控来灵活控制微流控纸芯片内流体的运输速度，使用方法简便。

本发明的目的是提供一种流体运输可控的微流控纸芯片；

本发明的另一目的是提供上述微流控纸芯片的制备方法；

本发明的再一目的是提供上述微流控纸芯片的使用方法。

本发明的目的，通过以下技术方案予以实现：

一种流体运输可控的微流控纸芯片，包括样品区、阻隔区和控制区；所述样品区为未改性滤纸区，所述阻隔区为含苯乙烯及二苯甲酮结构单元的疏水高分子改性滤纸区，所述控制区为含N,N-二甲基丙烯酰胺、螺吡喃及二苯甲酮结构单元的亲水高分子改性滤纸区。

上述微流控纸芯片的制备方法，通过自由基聚合方法分别合成含苯乙烯及二苯甲酮结构单元的疏水高分子和含N,N-二甲基丙烯酰胺、螺吡喃及二苯甲酮结构单元的亲水高分子；以滤纸为基体，通过浸渍、紫外光固化及溶剂清洗的方法依次将所述疏水高分子和亲水高分子以化学共价键的形式分别固定在滤纸上的流道外和流道内，从而在滤纸上依次构建阻隔区、控制区和样品区。

上述制备方法，包括以下步骤：