一种基于激光辅助的一次性检测试纸制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于激光辅助的一次性检测试纸制作方法。利用手工或机械方式，将半精炼或精炼石蜡均匀涂敷在吸水纸的一面，形成石蜡涂层，石蜡涂敷的厚度为0.5~1.5毫米。利用激光切割机或雕刻机，采用切割、雕刻、阴刻和/或阳刻的图案输出模式，用绘图软件将预先设计好的图案输出到石蜡涂层表面5~10秒，激光切割机或雕刻机工作时激光照射产生热量，被激光照射到的图案区域，石蜡将受热融化，进而被纸体吸收，最终形成以石蜡为疏水性阻挡物的毫米级亲水性通道。在激光照射过的图案区域加入分析检测试剂即得到图案化检测试纸。该试纸可应用于尿液、血液、血清、唾液、水等各种液体样本的快速分析。
【专利说明】一种基于激光辅助的一次性检测试纸制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于检测试纸制作【技术领域】，特别涉及一种基于激光辅助的一次性检测试纸制作方法。
【背景技术】
[0002]试纸作为一种简单、低成本、一次性的便携式分析工具已经被广泛应用于生产、生活领域，例如，测孕试纸、pH试纸、尿液检测试纸、亚硝酸盐检测试纸等。与现有的检测试纸制作方法相比，本发明公开的方法具有成本低廉、操作简单、制作快速、重现性高等优点，适用于各类型实验室。本图案化检测试纸也被称为纸微流控分析装置(MiCTOfluidicpaper-based analytical device)、纸上微流控芯片(Paper-based microfluidics)或纸上实验室(Lab-on-paper)。
[0003]目前文献报道的图案化检测试纸制作方法主要包括光刻蚀法、石蜡打印机印刷法、聚合物溶液绘制法、丝网石蜡印刷法、手工绘图法等。这些方法要么涉及昂贵的仪器(例如，光刻仪、喷蜡打印机、机械绘制仪等)与材料(例如，光刻胶SU8、打印机专用石蜡、聚二甲基硅氧烷等)，要么操作步骤相对繁琐费时、对操作人员的专业技能要求较高，或者制作速度低下、制作重现性较差。
[0004]本发明采用常见且成本低廉的普通半精炼或精炼石蜡取代光刻胶SU8、打印机专用蜡及聚二甲基硅氧烷等材料，特别是采用基于价格低廉的家用迷你型CO2激光切割或雕刻机的激光辅助的高重现性一步制作法，在不需较高的专业技能并极大地降低了成本的同时，保证了制作速度和重现性，为图案化检测试纸获得更为广泛的实际应用提供了一种简单易行、适于各类型实验室制作的通用方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于激光辅助的一次性检测试纸制作方法。
[0006]本发明制作试纸的作用原理:通过激光照射将吸水纸表面的石蜡涂层加热，使之融化并冷凝在吸水纸中形成亲水性通道，随后利用它的疏水性质来限制液体样本按照预先设计的路线(亲水性通道)到达指定的反应区域，完成检测分析。
[0007]本发明制作试纸的具体步骤为:
(I)利用手工或机械方式，将半精炼或精炼石蜡均匀涂敷在吸水纸的一面，形成石蜡涂层，石蜡涂敷的厚度为0.5^1.5毫米。
[0008](2)利用激光切割机或雕刻机，采用切割、雕刻、阴刻和/或阳刻的图案输出模式，用绘图软件将预先设计好的图案输出到步骤(I)形成的石蜡涂层表面5?10秒，激光切割机或雕刻机工作时激光照射产生热量，被激光照射到的图案区域，石蜡将受热融化，进而被纸体吸收，最终形成以石蜡为疏水性阻挡物的毫米级亲水性通道。
[0009](3)在经步骤(2)激光照射过的图案区域加入分析检测试剂即得到图案化检测试纸。
[0010]所述吸水纸为滤纸、层析纸、宣纸或硝酸纤维素膜。
[0011 ] 本发明制作的基于激光辅助的一次性检测试纸应用于尿液、血液、血清、唾液、水等各种液体样本进行快速分析，如尿液检测试纸、血清检测试纸、水质监测试纸、食品安全检测试纸等。
[0012]本发明的方法操作步骤简单，制作材料廉价易得，实验条件温和，未经任何专业技能培训的人员也可以完成，激光辅助的制作方法仅需一步操作，从而能大规模推广运用于各类型实验室，且所制作的试纸应用范围广泛，重复性佳。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例中基于激光辅助的一步制作法制作的圆形纸微区检测试纸制作和葡萄糖生化分析过程。
[0014]图中标记:1_绘图软件设计的圆形纸微区；2_石蜡涂层(滤纸背面);3_滤纸；4-正在发射激光的激光器；5_圆形疏水性石蜡印迹(滤纸正面);6_滴加了 3，3’，5，5’ -四甲基联苯胺的乙醇溶液以及辣根过氧化物酶与葡萄糖氧化酶混合溶液的圆形检测区；7_葡萄糖检测显色结果。
[0015]图2为本发明实施例中基于激光辅助的一步制作法制作的圆形纸微区(上)和八通道(下)图案化检测试纸在滴加彩色亲水性墨水表征前(左)和表征后(右)的结果图。
[0016]图中标记:1-图案化圆形纸微区检测试纸；2_图案化八通道检测试纸；3_彩色亲水性墨水。
【具体实施方式】
[0017]实施例:
(I)利用手工方式将半精炼或精炼石蜡均匀涂敷在滤纸的一面(使得石蜡均匀覆盖整个纸张表面即可)，形成石蜡涂层，石蜡涂敷的厚度约为I毫米。
[0018](2)将步骤(I)涂敷有石蜡涂层的滤纸平放于家用迷你型激光雕刻机(XB-3020型CO2激光雕刻机)的工作平台上(石蜡涂层朝上)，设置好雕刻参数(雕刻电流和雕刻速度分别为2.1 mA和40 mm/s),随后采用阳刻模式,将Coreldraw绘图软件预先设计好的所需图案(即一个圆形纸微区)输出到该石蜡涂层表面8秒，仪器工作时激光产生热量，被激光照射到的石蜡部分将受热融化成液体状态并迅速被下面的纸体吸收，进而冷却凝固后就可以阻断滤纸的纤维，形成一个以石蜡为疏水性阻挡物的毫米级亲水性圆形检测微区(参见图2，上)。
[0019](3)在经步骤⑵激光照射过的圆形检测微区中间区域加入检测试剂即得到图案化检测试纸。
[0020]如果选择一个八通道的图案，采用相同的实验步骤就可以得到相应的八通道图案化试纸(参见图2，下)。
[0021]本实施例制作的检测试纸的应用:
利用本实施例制作的图案化圆形纸微区检测试纸检测不同浓度的葡萄糖样本。以一个纸微区中的葡萄糖比色检测为例以说明实验流程。具体实施过程如下:先在纸微区中间亲水性区域滴加I μ L 40 μ g/mL 3，3’，5，5’ -四甲基联苯胺的乙醇溶液，室温下干燥。继续在干燥的3，3’，5，5’ -四甲基联苯胺表面滴加I μ L 100 μ g/mL辣根过氧化物酶溶液(10mM磷酸盐缓冲溶液配制，pH 7)，室温下干燥。继续在辣根过氧化物酶表面滴加I UL 100μ g/mL葡萄糖氧化酶溶液(10 mM磷酸盐缓冲溶液配制，pH 7)，室温下干燥。最后在纸微区中滴加I μ L含有不同浓度的葡萄糖样本溶液。葡糖糖氧化酶将催化葡萄糖生成H2O2,而辣根过氧化物酶可以催化H2O2与3，3’，5，5’ -四甲基联苯胺反应生成彩色不溶性产物。产物的颜色与分析物的浓度呈现一定的线性关系。换句话说，试纸中反应区域上产物的颜色越深，间接反映出样本中对应分析物浓度越高。
【权利要求】
1.一种基于激光辅助的一次性检测试纸制作方法，其特征在于具体步骤为: (1)利用手工或机械方式，将半精炼或精炼石蜡均匀涂敷在吸水纸的一面，形成石蜡涂层，石蜡涂敷的厚度为0.5^1.5毫米； (2)利用激光切割机或雕刻机，采用切割、雕刻、阴刻和/或阳刻的图案输出模式，用绘图软件将预先设计好的图案输出到步骤(I)形成的石蜡涂层表面5?10秒，激光切割机或雕刻机工作时激光照射产生热量，被激光照射到的图案区域，石蜡将受热融化，进而被纸体吸收，最终形成以石蜡为疏水性阻挡物的毫米级亲水性通道； (3)在经步骤(2)激光照射过的图案区域加入分析检测试剂即得到图案化检测试纸； 所述吸水纸为滤纸、层析纸、宣纸或硝酸纤维素膜。
【文档编号】B01L3/00GK104226388SQ201410482316
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月20日 优先权日:2014年9月20日
【发明者】张云, 聂瑾芳, 覃举夫, 曹超鸿 申请人:桂林理工大学