[发明专利]一种微流控纸芯片及其制备方法以及微流控纸芯片检测系统与应用

说明书

本发明提供一种微流控纸芯片，包含进样区与检测区，进样区与检测区是亲水区，进样区与检测区的外围为疏水区；所述进样区位于纸芯片的一面，检测区位于另一面；进样区可透过纸基贯通到纸芯片的另一面形成滤液区，滤液区通过接触方式或非接触方式使滤液流动到检测区。本发明还一种制备所述微流控纸芯片的方法，以及基于微流控芯片的检测系统，并将该系统应用于食品、蔬菜、中药材、血液样品成分的检测。本发明的纸芯片使用简便、成本低廉，更适合所获样品量较少的物质的检测。在进样溶液电离喷雾时，进入质谱仪的信号更强，检测精度更高。在进行检测操作时，能够防止污染，保证检测数据的准确性和保障质谱仪不损坏。

技术领域

本发明涉及一种微流控纸芯片及其制备方法以及微流控纸芯片检测系统与应用，属于化学成分检验技术领域。

背景技术

微流控纸芯片是在滤纸的特定区域建立“疏水屏障”和“亲水通道”，进而构造出具有一定亲疏水通道网络结构的纸基微流控芯片。微流控纸芯片由美国哈佛大学Whitesides教授团队于2007年提出，目前已成为微流控芯片中很有潜力的发展方向。与传统的以硅、玻璃及塑料为基体材料的微流控芯片相比，微流控纸芯片具有原料来源广泛、价格低廉、易于加工、生物样品相容性好、可降解等诸多优点，常被用作承载分析诊断测试的基底材料，涉及医学诊断、环境监测、生化分析等多个领域。目前, 微流控纸芯片已成为一种新型的平台技术,在低资源配置地区的快速诊断检测领域显示出了较大的应用潜力。

微流控纸芯片制备的主要工作是在基底纸材料上构造亲水通道和疏水屏障，其制备工艺有很多种，主要有分为物理工艺和化学工艺。采用物理工艺例如喷蜡打印、绘图、喷墨打印、印章压印等方法在亲水纸上构造出疏水屏障，从而使待分析流体按照设定的亲水通道流动，实现各种化学分析；而采用化学工艺主要是通过光刻、紫外固化、等离子体刻蚀等构造流道，实现分析样品的流动控制。

微流控纸芯片分析常用的检测方法是比色法、光学检测法或电化学检测法。比色法操作简单，但依托于色差进行对比，分辨率和灵敏度不高；光学检测和电化学检测要求被检测的分析物需有相应的光学特性或电化学特性，或者要易于标记等特点，且这些方法的抗干扰能力相对较弱，且很难做到高通量分析，这一定程度上限制了纸芯片的应用。而质谱检测可以有效解决这些困难，质谱检测可以对混合物中多种化合物的质荷比进行同时检测，无需对被检测物进行标记，也不需要显色或分析物具有光电等活性，因此可检测的分析物范围广泛，且可以通过二级质谱对分析物进行分子结构分析，使其先天具备了多元分析和高通量分析的能力。纸喷雾电离技术是 2010 年发展起来的一种新型敞开式大气压电离源，可以实现纸基上样品的实时原位检测，将微流控纸芯片分析装置与质谱检测进行耦合，可以实现复杂基质中分析物的快速定性定量分析。

现有方法制备的微流控纸芯片大多仅是一个分析操作的微型平台，在实际的复杂样品分析操作中一般还需在进行微流控纸芯片分析前，对样品进行提取、过滤等提纯步骤，需要相应的提取、过滤设备，且一般溶剂消耗量大，这种情况下微流控纸芯片的使用会增加操作步骤和操作时间，对预处理设备和步骤也提出了更高的要求，在随取随用上亦存在不足。如果搭建一个在一张微流控纸芯片上实现复杂基质中分析物的提取、分离与检测的一体化平台，将为纸芯片的应用拓展更大的空间，而相关研究还很少。现有技术中为了在一件纸芯片上满足对样品进行提取、过滤等提纯步骤，采取的是多层纸芯片叠加的组合使用方式。然而在堆叠或折叠过程中需要层与层之间精准对齐和紧密贴合，操作麻烦，流体在层层流动中由于层与层之间的紧密贴合程度不够容易造成损失，且在堆叠过程中需要用到双面胶，在分析测定过程容易产生非特异性吸附，污染样品，对分析结果的准确度造成一定的影响。

发明内容

本发明的目的是针对以上背景技术中的至少一项技术问题，提供一种微流控纸芯片及其制备方法和应用，在能有效地检测出物质成分情况的前提下，以希望进一步简化检测操作手段、减少检测操作时间。

本发明提供的方案如下：