一种纸基微流控芯片的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学芯片制备领域，具体涉及一种纸基微流控芯片的制造方法。
【背景技术】
[0002]纸芯片(μ PADs)是近几年发展起来的一种基于纸的微流控器件，它具有成本低廉、操作简单、不需要外援设备、可多元检测等优点，它将常用微流控器件的优点(材料廉价、样品量小、通量高)与横向流动检测(通过毛细作用带动液体流动、吸附试剂、过滤样品，不需要昂贵的栗或压力控制阀等外援设备)的优势结合起来，因此在医学诊断、药物研发、水质检测和环境质量监控等广阔领域有很大的应用前景。
[0003]目前，国内外主要采用紫外光刻、蜡印、等离子体处理、喷墨打印、绘图、丝网印刷、柔印、激光处理及融蜡浸透等技术，在滤纸的特定区域制造出疏水的隔离带(或隔离坝)，形成具有亲疏水性的通道网络，制得微流控纸芯片。例如:
[0004]2007年Whitesides小组将SU_8光胶涂在滤纸上，然后在掩模的保护下进行紫外光刻，曝光区的光胶形成疏水“坝”，显影除掉未曝光的光胶，即形成亲水区域，制得纸基微流控芯片。(Martinez, A.ff.!Phillips, S.T.；Butte, M.J.；Whitesides, G.M.Angew.Chem.1nt.Ed.2007，46，1318—1320)。
[0005]2009年Lin小组提出了蜡笔手绘、蜡笔临摹打印图形以及蜡印三种方法在滤纸的特定区域图案化固体蜡，然后将滤纸放入高温炉加热，使蜡融化并渗透到滤纸中，形成疏水坝，制得具有毫米级亲水通道的纸芯片(Lu，Y.;Shi，W.Jiang, L.；Qin, J.；Lin, B.Electrophoresis 2009, 30, 1497-1500.)。Whitesides 小组也研发了类似的錯印技术，并提出了滤纸中錯融化速率的计算模型(Carrilho, E.；Martinez, A.ff.；Whitesides, G.M.Anal.Chem.2009, 81，7091-7095.)。
[0006]2010年Li等将烷基烯酮二聚物(AKD)溶液打印到滤纸上，然后烘干AKD溶液形成疏水坝来获得纸芯片(Li, X.；Tian, J.；Garnier, G.；Shen, ff.Colloids Surf., B2010，76，564-570.)。
[0007]2008年Whitesides小组利用打有孔眼并在孔眼内填充了纤维素粉的双面胶将两层2D纸芯片粘合在一起，首次制得3D纸芯片(Martinez, A.W.；Phillips, S.T.；Whitesides, G.Μ.Proc.Natl.Acad.Sc1.U.S.A.2008，105，19606—19611.)。
[0008]2013年He等用十八烷基三氯硅烷(OTS)的正己烷溶液浸泡亲水性滤纸，使滤纸由亲水变为疏水。然后，在石英掩模的保护下，通过深紫外光及其在空气中诱导产生的臭氧选择性区域光降解，制得具有亲/疏水图案的微流控纸芯片(He, Q.;Ma，C.；Hu, X.；Chen, H.Anal.Chem.2013，85，1327-1331.)。
[0009]此外，公开号为:CN 104677896 A公开了“一种用于比色分析的纸基微流控芯片的制备及应用”，是一种将亲水通道贴合于疏水基底上，其中亲水通道是先在滤纸上打印通道图案后剪切得到；疏水基底是用甲基三氯硅烷与十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液处理滤纸得到的。
[0010]公开号为:CN 104437689 A公开了“基于光敏印章印刷的纸基微流控芯片制造方法”，利用打印裁切获得光敏印章曝光用掩膜，再次基础上用掩膜对光敏印章垫曝光，获得带有图案的光敏印章垫，最后用光敏印章垫印制纸基微流控芯片。本发明不需要洁净间的苛刻条件，不需要绝对平整的表面、不需要昂贵的光刻技术，具有操作灵活方便等优点。
[0011]上述各种方法大多数需要用昂贵的仪器，制作成本高，操作工艺复杂，而2014年Cai等提出的通过TMOS溶液浸泡滤纸和NaOH溶液处理滤纸制得的纸基微流控芯片(Cai, L.；ffang, Y.；ffu, Y.；Xu, C.；Zhong, M.；Lai, H.；Huang, J.Analyst2014，139, 4593-4598.) 0以及2014年Wang等通过MSQ浸泡滤纸制得的疏水基质(JingyunWang, Maria Rowena N.Monton, Xi Zhang, CarloS D.Μ.Filipe,Robert Pelton, JohnD.Brennan, Lab Chip, 2014，14，691 - 695.)。他们开创了新的方法，克服了以上缺点，但是在实施起来仍存在一些缺陷。比如，前者需要在100°加热35分钟；而后者需要在冰浴中超声处理I小时，因此给操作带来一定的麻烦，不便于在线检测。
[0012]发明的内容
[0013]针对现有技术存在的不足，本发明提供一种纸基微流控芯片的制备方法，使得纸基微流控芯片的制备方法不需要任何昂贵的仪器、试剂，金属模具，这种方法新颖，简单，快捷，成本低，能耗小，无污染，制作周期短，整个过程在7分钟内就可完成。
[0014]上述目的是通过以下技术方案实现的:
[0015]—种纸基微流控芯片的制备方法，包括制备纸基疏水基底和纸基亲水通路基底，将纸基亲水通路基底贴合在纸基疏水基底上，得到带有亲水通路的疏水基底即为纸基微流控芯片；
[0016]所述制备纸基疏水基底的疏水洛剂为二甲氧基娃烧，所述制备纸基未水通路基底的溶剂为十六烷基三甲基溴化铵。
[0017]具体的，该方法包括:
[0018]步骤一、制备纸基疏水基底:将二甲氧基娃烧溶解在易挥发有机溶剂中制备成体积浓度为2%?6%的疏水化溶液，滤纸置于疏水化溶液中浸泡并干燥获得疏水基底；
[0019]步骤二、制备亲水通路基底:制备质量浓度为0.8%?2%的CTAB溶液为亲水通路浸泡剂，将所需形状的滤纸置于亲水通路浸泡剂中浸泡获得亲水通路基底；
[0020]将亲水通路基底与疏水基底贴合，得到带有亲水通路的疏水基底，即为纸基微流控芯片。
[0021]更具体的，所述的易挥发有机溶剂为正庚烷或正己烷。
[0022]再具体的，所述的步骤一的浸泡时间为10秒，所述的步骤二中浸泡时间为10秒。
[0023]进一步的，所述的疏水化溶液中还含有体积浓度为5%的乙酸乙酯，所述的亲水通道浸泡剂中还含有体积浓度为10 %的乙醇、体积浓度为10 %的甲醇或体积浓度为10 %的异丙醇。
[0024]所述的纸基微流控芯片的制备方法制备得到的芯片用于葡萄糖检测的应用。
[0025]与现有技术相比，其优点与积极效果在于:
[0026](I)本发明采用三甲氧基硅烷作为疏水溶剂，采用CTAB作为亲水溶剂，仅需将亲水基底和疏水基底贴合在一起，就能在疏水基底上得到亲疏水通路，得到纸基微流控芯片，大大简化了芯片的制备方法；
[0027](2)本发明制备的纸基微流控芯片的毛细作用引导液体在亲水纸通道内流动，无需额外的流体驱动装置；而且纸基微流控芯片还具有制作成本低、操作性强、生物兼容性好、后续处理简单等特点；
[0028](3)本发明制备方法简单快捷，制作周期短，成本低，能耗小，无污染，结合比色分析法，实现了快速定量检测的目的，因此可作为小型化、便携式的现场快速检测器件，特别是在临床诊断、食品卫生、环境监测及生物化学等领域有很好的应用前景。
【附图说明】
[0029]图1为基于化学试剂处理的纸基微流控芯片的制造方法原理图；
[0030]图2是本发明纸基微流控芯片亲水通路的构型图；
[0031]图3是本发明制备的纸基微流控芯片构型图；
[0032]图4是实施例二中滤纸的疏水性直观比较图；
[0033]图5是实施例一未经处理的初始滤纸的扫描电镜(SEM)照片；
[0034]图6是实施例一经三甲氧基硅烷处理后得到疏水基底后的滤纸扫描电镜(SEM)照片;
[0035]图7为实施例三中的未经处理的滤纸的电镜图；
[0036]图8为实施例三中按照文献报道技术经TMOS处理后疏水滤纸的电镜图；
[0037]图9是本发明纸基微流控芯片用于检测葡萄糖的显色结果图；
[0038]图10是图9中灰度强度随着葡萄糖浓度变化的曲线图；
[0039]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
【具体实施方式】
[0040]如图1所