[发明专利]纸基微流体二极管装置及可视化生物分子检测方法

说明书

本发明涉及一种纸基微流体二极管装置及可视化生物分子检测方法，二极管装置的结构包括正向滴液池和反向滴液池，所述正向滴液池和反向滴液池之间通过微流道相连；所述正向滴液池具有壁面一，所述壁面一与所述微流道一端垂直连接；所述反向滴液池具有对称设置的壁面二，所述壁面二与所述微流道另一端成α角连接，由正向滴液池向反向滴液池流动的液体在所述微流道中形成的流体接触角为θ，α与θ之和小于90度。利用二极管装置的单向导通特性，利用反向滴液池吸附一定浓度上转换纳米荧光材料。检测时，利用正向滴液池放待检测溶液，通过毛细作用富集被检测物，并输运至反向滴液池，经过拍照进行荧光分析，实现定量准确的检测生物分子。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，尤其是一种基于喷墨打印技术制造的纸基微流体二极管装置及可视化生物分子检测方法。

背景技术

二极管是电子电路中最基本的元件之一，能实现电流单向导通，对电子器件小型化发挥了重要作用。对于流体流动控制系统，同样是往微小型化发展，主要目标是把物理、生化反应、分析反应中的采样、稀释、反应、分离、检测等操作模块集成在几微米或者几十微米的芯片上让其自动进行。而实现这些操作的关键部件是流体二极管。在宏观尺度下，流体二极管的功能可以由具有运动部件的阀门实现。然而在微小尺度下，这些移动部件会增加制造成本，并出现不可靠、需要极高能量启动运行等问题。

现有技术中，微流体二极管主要是针对离子输运电流的控制，实现电流的整流效果。对于流体本身流动的控制，由于在微尺度下，对于流体特别是测试过程中所需的液体样品流动的有序控制很困难。所以，开发具有固定结构的微流体二极管实现流体定向流动对于微流控芯片发展具有重要意义。

微流控芯片检测技术主要有比色法、荧光法和电化学检测法等，荧光分析法是指利用某些物质被特定波长的光照射后进入激发态，当其由激发态恢复到基态时所产生的能反映出该物质特性的荧光，可以进行定性或定量分析的方法。但目前荧光分析法通常采用紫外光最为激发光源，紫外光激发光组织穿透深度有限，不能有效激发深层组织信号分子，而且会受到生物体自发荧光干扰等，同时传统荧光法需要用荧光光度计或荧光分光光度计。而这些设备通常须在实验室使用，不易取且不易调试。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种纸基微流体二极管装置及可视化生物分子检测方法，目的在于实现流体流动的准确控制和准确测试。

本发明采用的技术方案如下：

一种纸基微流体二极管装置，包括正向滴液池和反向滴液池，所述正向滴液池和反向滴液池之间通过微流道相连；所述正向滴液池具有壁面一，所述壁面一与所述微流道一端垂直连接；所述反向滴液池具有对称设置的壁面二，所述壁面二与所述微流道另一端成α角连接，由正向滴液池向反向滴液池流动的液体在所述微流道中形成的流体接触角为θ，α与θ之和小于90度。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述二极管装置由纸张上的疏水边界形成。

所述疏水边界为打印机喷出的疏水性墨水干燥后留下的疏水性屏障。

所述反向滴液池内设有发光材料层。

所述发光材料层通过向所述反向滴液池内滴加上转换纳米荧光材料溶液并干燥后得到。

所述微流道的截面为矩形，其宽度为50μm。

所述正向滴液池为矩形槽，其宽度尺寸为10-30mm。

一种利用纸基微流体二极管装置的可视化生物分子检测方法，所述二极管装置基于喷墨打印由亲水性纸张上的疏水边界打印形成，所述检测方法包括以下步骤：

将上转换纳米荧光材料溶液滴入反向滴液池，溶液充满反向滴液池和微流道，但不会流入正向滴液池：