紙基微流控芯片（Paper-based microfluidic analyticaldevices，μPADs）是一種新興的微流控分析技術(shù)平臺(tái)，具有成本低、加工簡(jiǎn)易、使用和攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，在臨床診斷、食品質(zhì)量控制和環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。紙基微流控芯片采用紙張作為基底替代硅、玻璃、高聚物等材料，這種分析器件被稱為紙上微型實(shí)驗(yàn)室，也稱為微流控紙分析器件。其在臨床診斷、食品質(zhì)量、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有極廣泛的應(yīng)用。

①什么是微流控紙芯片？

微流控紙芯片用紙張作為基底代替硅、玻璃、高聚物等材料，通過各種加工技術(shù)，在紙上加工出具有一定結(jié)構(gòu)的親/疏水微細(xì)通道網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)分析器件，構(gòu)建“紙上微型實(shí)驗(yàn)室”（lab on paper）,也稱微流控紙分析器件。

②紙芯片紙張的選擇

用于全血分析的血細(xì)胞過濾時(shí)，選用空隙率低、孔徑小且分布均勻的Whatman1號(hào)層析紙。

用于生物大分子的快速檢測(cè)時(shí)，采用硝基纖維濾膜作為紙芯片的基底。

檢測(cè)人的血型時(shí)，選擇吸墨紙、濾紙以及Kleenex紙巾三種不同紙張，A1-Tamini M研究它們對(duì)凝聚血細(xì)胞的固定效果及對(duì)未凝聚血細(xì)胞的洗脫效果。結(jié)果表明，Kleenex紙巾具有最佳效果。

另外，還有各種由纖維素和聚合物組成的離子交換紙和復(fù)合紙也可作為基底材料。

③紙芯片的加工技術(shù)

紫外光刻、蠟印、等離子體處理、噴墨打印、噴墨蝕刻、繪圖模擬儀繪圖、絲網(wǎng)印刷、柔印、激光處理、融蠟浸透。

根據(jù)疏水試劑與紙的結(jié)合方式，可以分為三類：

1.物理阻塞紙中的細(xì)孔（如：光刻膠、聚二甲硅氧烷-PDMS）

2.疏水化試劑在纖維素纖維表面上的物理沉積（如：聚苯乙烯、蠟）

3.纖維表面的化學(xué)改性（如：纖維素活性試劑AKD）

根據(jù)親疏水圖案化方式不同，可分為兩大類：

1.一步法

直接在紙張的局部區(qū)域一次性疏水化（原親水性紙片）或親水化（原疏水性紙片）處理。

2.兩步法

先采用物理沉積、物體堵塞或化學(xué)鍵合等途徑使整張紙片疏水化，再通過一定的技術(shù)使局部區(qū)域去疏水化。

④微流控紙芯片的應(yīng)用領(lǐng)域

微流控紙芯片的主要應(yīng)用是為多分析物或半定量試驗(yàn)提供一個(gè)低成本、便攜式的分析平臺(tái)，降低疾病診斷和環(huán)境監(jiān)控的花銷。

微流控芯片的應(yīng)用可以分為以下兩類：

1.隨需應(yīng)變式

空白的，沒有指示試劑的預(yù)沉積，取決于待測(cè)樣本來選擇和添加指示試劑。

2.即時(shí)可用式

檢測(cè)特定分析物，檢測(cè)區(qū)已預(yù)先集成了檢測(cè)試劑。

⑤微流控紙芯片優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1.較硅、玻璃等材質(zhì)，紙的成本低。

2.分析系統(tǒng)易微型化、便攜化。無需外置驅(qū)動(dòng)泵，紙張可折疊，易保存和運(yùn)輸。

3.生物兼容性好。濾紙主要成本為纖維素，可固定酶、蛋白質(zhì)和DNA等生物大分子。

4.檢測(cè)背景低。紙張通常是白色，有利于在紙芯片上開展比色分析。

5.后處理簡(jiǎn)單，無污染，可通過簡(jiǎn)單安全的燃燒方式進(jìn)行處理。

缺點(diǎn)：

1.樣本殘留在紙通道中和樣品在運(yùn)輸過程中的蒸發(fā)導(dǎo)致樣品利用率降低。

2.對(duì)于一些具有低表面張力的樣本，疏水區(qū)不一定有足夠的疏水性，樣本可能會(huì)發(fā)生滲漏。

3.結(jié)合傳統(tǒng)的比色法，對(duì)于太低濃度的樣本分析紙芯片無法檢測(cè)。

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