纸芯片及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种纸芯片及其制备方法，该方法将滤纸片在预聚液中进行浸润，所述预聚液为预聚体和光引发剂的混合物，所述预聚体包含丙烯酸功能团或甲基丙烯酸功能团，所述光引发剂为光激发可产生苯羰基自由基的光引发剂；将浸润后的滤纸片表面覆盖有预设图案的光刻掩模，然后置于紫外光下进行曝光；将曝光后的滤纸片用甲醇进行清洗，得到纸芯片。本发明利用预聚体同光引发剂的光催化自由基聚合反应，结合掩模光刻技术在纸质基底上构建微流体通道。本发明将环境友好且生物相容性较好的预聚体同光引发剂混合配制成预聚液，代替毒性较高的SU-8光敏胶作为固定基材，结合掩膜光刻技术高精度的特点，从而发展了一种环境友好的纸芯片及其制备方法。
【专利说明】纸芯片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微流控芯片【技术领域】，特别涉及一种纸芯片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]微流控芯片技术是把生物、化学和医学分析过程中的样品制备、反应、分离和检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。芯片是微流控芯片技术的核心内容，传统的微流控分析芯片的基底材料包括硅材料、玻璃石英和有机聚合物，加工方法有光刻法、模塑法和热压法等。从基底材料上来说，“纸”作为分析平台的基底具有成本低廉、适用性强、生物可降解和化学性能良好等优点，其已被广泛地应用于各种分析体系。比起传统的微流控分析芯片，纸芯片分析平台无需外置的流体泵设备或复杂的芯片设计，可以通过纸纤维的毛细作用来达到样品进样和传递的目的。并且，纸芯片以纸作为载体，可以快速而简单地进行化学功能化修饰，适用于大批量的生产，因此其备受人们的关注。
[0003]一般来说，纸芯片的制作需要事先将一种固态的基材填充在纸纤维的内部空隙，然后在纸质基底上通过光刻图案化划出相应的疏水和亲水的区域。目前，最常用的方法是采用型号为SU-8的光敏胶作为固定基材，结合光刻的工艺来进行纸芯片的制备。
[0004]但是，由于所采用的SU-8光敏胶的毒性较高，极大地限制了纸芯片在纸基传感分析平台(ypad)的进一步发展及应用。因此，建立一种对环境友好的纸芯片的制备方法极为重要。
【发明内容】
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种纸芯片及其制备方法，本发明提供的纸芯片的制备方法具有较好的环境友好性。
[0006]本发明提供一种纸芯片的制备方法，包括以下步骤:
[0007]A)将滤纸片在预聚液中进行浸润，所述预聚液为预聚体和光引发剂的混合物，所述预聚体包含丙烯酸功能团或甲基丙烯酸功能团，所述光引发剂为光激发可产生苯羰基自由基的光引发剂；
[0008]B)将浸润后的滤纸片表面覆盖有预设图案的光刻掩模，然后置于紫外光下进行曝光;
[0009]C)将曝光后的滤纸片用甲醇进行清洗，得到纸芯片。
[0010]优选的，所述预聚体为聚乙二醇二丙烯酸酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。
[0011]优选的，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮。
[0012]优选的，所述预聚液中，所述预聚体与光引发剂的体积比为(5?20):1。
[0013]优选的，所述滤纸片的厚度为0.1mm?0.5mm。
[0014]优选的，所述紫外光的波长为365nm，所述紫外光的强度为15mJ/cm2，所述曝光的时间为2s?5s。[0015]优选的，所述步骤B)具体为:在浸润后的滤纸片表面覆盖有预设图案的光刻掩模，同时在所述滤纸片的下方垫上黑色纸片，然后置于紫外光下进行曝光。
[0016]本发明还提供一种纸芯片，其由上文所述的制备方法制得。
[0017]与现有技术相比，本发明以预聚体和光引发剂的混合物为预聚液，所述预聚体包含丙烯酸功能团或甲基丙烯酸功能团，所述光引发剂为光激发可产生苯羰基自由基的光引发剂，将滤纸片在所述预聚液中浸润，然后将有预设图案的光刻掩模覆盖在浸润后的滤纸片表面，再在紫外光下曝光，最后用甲醇清洗曝光后的滤纸片，得到纸芯片。在本发明中，滤纸片被预聚液浸润，曝光时，光引发剂在紫外光的照射下产生苯羰基自由基，并在极短的时间内快速引发包含丙烯酸功能团或甲基丙烯酸功能团的预聚体交联聚合，生成固态聚合物。形成的固态聚合物能够填充到纸基底的内部空隙，使得水相溶液无法自由的通过毛细作用流动。在不同图案的光刻掩模的保护下，未被曝光聚合的预聚液可以很容易地被甲醇洗掉，从而形成具有不同形状的亲水区域的纸芯片。本发明将环境友好且生物相容性较好的预聚体同光引发剂混合配制成预聚液，代替毒性较高的SU-8光敏胶作为固定基材，结合掩膜光刻技术高精度的特点，从而发展了一种环境友好的纸芯片及其制备方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例提供的纸芯片的制作流程图；
[0019]图2为本发明实施例制备的Cu离子检测试纸及其检测结果；
[0020]图3为本发明实施例1制备的纸芯片A的光学照片；
[0021]图4为本发明实施例1制备的纸芯片A的亲水流体通道的性能测试图；
[0022]图5为本发明实施例2制备的纸芯片B的光学照片；
[0023]图6为本发明实施例3制备的纸芯片的光学照片；
[0024]图7为本发明实施例3制备的纸芯片的亲水流体通道的性能测试图；
[0025]图8为本发明实施例4制备的纸芯片的光学照片；
[0026]图9为本发明实施例4制备的纸芯片的亲水流体通道的性能测试图。
【具体实施方式】
[0027]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0028]本发明提供了一种纸芯片的制备方法，包括以下步骤:
[0029]A)将滤纸片在预聚液中进行浸润，所述预聚液为预聚体和光引发剂的混合物，所述预聚体包含丙烯酸功能团或甲基丙烯酸功能团，所述光引发剂为光激发可产生苯羰基自由基的光引发剂；
[0030]B)将浸润后的滤纸片表面覆盖有预设图案的光刻掩模，然后置于紫外光下进行曝光;
[0031]C)将曝光后的滤纸片用甲醇进行清洗，得到纸芯片。
[0032]本发明将光催化自由基聚合反应应用于纸芯片的制备，替代了采用SU-8光敏胶进行纸芯片制备的传统方法，建立了一种新型的、环境友好的纸芯片的制备方法。[0033]图1为本发明实施例提供的纸芯片的制作流程图，参见图1，本发明实施例首先将滤纸片在预聚液中浸润，得到浸润后的滤纸片。
[0034]在本发明中，所述预聚液为预聚体和光引发剂的混合物。其中，所述预聚体包含丙烯酸功能团或甲基丙烯酸功能团，优选为聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGD)或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，更优选为聚乙二醇二丙烯酸酯，具有较好的环境友好性和生物相容性。所述光引发剂为光激发可产生苯羰基自由基的光引发剂，优选为2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮。在本发明实施例中，所述聚乙二醇二丙烯酸酯具有式(I)结构:
[0035]
【权利要求】
1.一种纸芯片的制备方法，包括以下步骤: A)将滤纸片在预聚液中进行浸润，所述预聚液为预聚体和光引发剂的混合物，所述预聚体包含丙烯酸功能团或甲基丙烯酸功能团，所述光引发剂为光激发可产生苯羰基自由基的光引发剂； B)将浸润后的滤纸片表面覆盖有预设图案的光刻掩模，然后置于紫外光下进行曝光； C)将曝光后的滤纸片用甲醇进行清洗，得到纸芯片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预聚体为聚乙二醇二丙烯酸酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预聚液中，所述预聚体与光引发剂的体积比为(5?20):1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述滤纸片的厚度为0.1mm?0.5mmο
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光的波长为365nm，所述紫外光的强度为15mJ/cm2,所述曝光的时间为2s?5s。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)具体为:在浸润后的滤纸片表面覆盖有预设图案的光刻掩模，同时在所述滤纸片的下方垫上黑色纸片，然后置于紫外光下进行曝光。
8.—种纸芯片，其特征在于，由权利要求1?7任一项所述的制备方法制得。
【文档编号】B01L3/00GK103437240SQ201310418855
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】李敬, 陈朝贵, 张晓伟, 汪尔康 申请人:中国科学院长春应用化学研究所