[发明专利]基于表面能梯度的自驱动污染物定量检测纸芯片及应用

权利要求书

1.一种基于表面能梯度的自驱动污染物定量检测纸芯片，其特征在于，包括亲疏水图案化采样分离区域、特异性识别荧光标记物区域、亲疏水图案化富集区域、检测点区域、质控区域以及定量标尺；其中采样分离区域通过对亲疏水图案类型和亲疏水材料的表面能调控，提升目标污染物的层析速度和分离系数，特异性识别荧光标记物包含对污染物具有特异性识别能力的DNA识别序列以及基于此设计的荧光标记纳米颗粒和荧光标记DNA释放序列，亲疏水图案化富集区域通过流道级级合并以及流道尺寸逐级递减，利用毛细力自驱动层析至检测区域。

2.根据权利要求1所述的污染物定量检测纸芯片，其特征在于：亲疏水图案化采样分离区域中图案类型为点状、线状或三角阵列中的一种或几种；表面能调控时，选取具有低表面能疏水分子和高表面能亲水分子作为图案化流道的构筑基础，亲水分子为硅烷偶联剂KH792或硅烷偶联剂KH560，疏水分子为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷或1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷；亲疏水分子的涂布通过喷墨打印的方式耦合在纸基上，通过热压印技术在流道区域热处理亲疏水分子使其化学键合在纸芯片上；或先通过紫外压印的方法将亲疏水分子完全键合在纸芯片上，再通过紫外压印的方法去除流道部分多余的亲疏水分子，达到图案化集成的目的。

3.根据权利要求1所述的污染物定量检测纸芯片，其特征在于：亲疏水图案化采样分离区域包括无图案的纸基采样区域以及亲疏水图案化的分离区域，分离区域内交替排布亲水图案和疏水图案，提升界面能差以提高分离效率；所述亲疏水图案化采样分离区域后为无图案的纸基层析流道，该流道与特异性识别荧光标记物区域相邻。

4.根据权利要求1所述的污染物定量检测纸芯片，其特征在于：所述特异性识别荧光标记物区域含对污染物具有特异性识别能力的DNA识别序列，该DNA识别序列结合纳米颗粒负载在特异性识别区域内，或与表面修饰氨基的试纸进行结合；DNA识别序列通过巯基进行化学修饰；纳米颗粒的类型包括但不限于纳米球、纳米棒、纳米双锥、纳米线。

5.根据权利要求4所述的污染物定量检测纸芯片，其特征在于：荧光标记物通过DNA释放序列连接在纳米颗粒上，DNA释放序列与纳米颗粒或试纸表面修饰的DNA识别序列不完全互补配对进行连接。

6.根据权利要求5所述的污染物定量检测纸芯片，其特征在于：所述亲疏水图案化富集区域采用亲水区域作为分析底物的层析流道，通过流道级级合并，以及流道尺寸的逐级减小，耦合毛细力驱动层析，最终层析至检测点区域；根据不同污染物在不同水体国标限定值以及检测点区域肉眼观察的最低浓度，设计具有不同富集系数的疏水富集图案，即用肉眼观察最低浓度除以国标限定值。

7.根据权利要求5所述的污染物定量检测纸芯片，其特征在于：所述检测点区域通过化学修饰和喷墨打印技术在固定相中预先加载对特异性识别位点释放的荧光标记序列进行捕获的DNA捕获序列，所述DNA捕获序列通过巯基与表面修饰有氨基的试纸或表面无修饰的纳米颗粒结合，DNA捕获序列与DNA释放序列不完全配对。

8.根据权利要求1所述的污染物定量检测纸芯片，其特征在于：质控区域通过喷墨打印负载有荧光标记序列。

9.根据权利要求1所述的污染物定量检测纸芯片，其特征在于：所述定量标尺用荧光分子的颜色作为标尺，通过对不同浓度下污染物检测后的的颜色进行标记。

10.权利要求1~9任意一项所述污染物定量检测纸芯片在水体微量污染物纳摩尔至微摩尔量级检测中的应用。