【摘要】：從2007年Whitesides首先提出紙基微流控芯片的概念起,微流控紙基分析芯片(microfluidic paper analytical devices(μPADs))由于其相比傳統(tǒng)微流控分析系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢,在近十年中獲得了較大的發(fā)展。紙基介質(zhì)由于其本身廉價(jià)、易于制作、使用方便,在食品藥品檢測、環(huán)境檢測、醫(yī)藥臨床上都有著較為理想的商業(yè)化前景。然而,這種紙基分析芯片在帶來諸多便利的同時(shí),也存在著一些結(jié)構(gòu)上的缺陷。最突出的就是:由于紙的多孔結(jié)構(gòu),液體試劑可以在紙內(nèi)部通過毛細(xì)作用進(jìn)行運(yùn)輸,而不需要額外的驅(qū)動(dòng)力;但是這種運(yùn)輸方向性差、通常會(huì)對液流造成較大的流動(dòng)阻力,并對樣品產(chǎn)生非特異性吸附。這些都限制了微流控紙分析芯片在檢測上的應(yīng)用,對大分子的運(yùn)輸和檢測尤其困難。本文中,我們首先通過在紙的表面構(gòu)建管道,加快運(yùn)輸速度,減少非特異性吸附。通過在紙上刻劃出凹槽,再和膠帶貼合,制作出紙和膠帶構(gòu)成的復(fù)合毛細(xì)管道。這條毛細(xì)管道可以像一般的毛細(xì)管一樣快速、可控地運(yùn)輸試劑,再將試劑運(yùn)輸?shù)街車贿h(yuǎn)處的檢測區(qū)域。這種運(yùn)輸方式有著操作簡單、高通量、可重復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)勢。另外,通過分時(shí)同入口通入液體或者分區(qū)同時(shí)通入液體,在這種芯片上形成了不同類型的液體濃度梯度�；谝陨咸攸c(diǎn),我們成功進(jìn)行了金屬離子、蛋白質(zhì)、微生物的檢測。為了提高檢測通量,我們進(jìn)一步開發(fā)了一種聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)—紙復(fù)合芯片。我們首先研究了 PDMS在高溫下固化時(shí)間隨溫度升高而縮短的對應(yīng)關(guān)系,其次通過控制一系列條件,成功在紙基材料上得到了分辨率較高的PDMS圖案化紙芯片。芯片的圖案化區(qū)域和PDMS管道可以可逆貼合,液體試劑在光滑的管道中流動(dòng)并滲入紙質(zhì)區(qū)域內(nèi),避免了管道本身的吸附作用。后續(xù)的檢測實(shí)驗(yàn)中引入了標(biāo)志肝功能指標(biāo)的三種檢測物:谷草轉(zhuǎn)氛酶(AST)、磷酸氧化酶(ALP)、總蛋白(BSA),對肝功能標(biāo)記物的成功檢測證明了其對于大分子運(yùn)輸和檢測的優(yōu)勢。
【圖文】：

Ｇ邋Ｗａｘ邋Ｐｒｉｎｔｉｎｇ邐Ｈ邋Ｉｎｋｊｅｔ邋Ｅｔｃｈｉｎｇ邐｜邋Ｉｎｋｊｅｔ邋Ｐｒｉｎｔｉｎｇ逡逑Ｐｒｉｎｔｉｎｇ逡逑圖１．１幾種常見的微流控紙芯片制備方法ｌ３。根據(jù)制作丨：藝的＋邋Ｎ，可以分為叫個(gè)大類：（Ａ）逡逑用蠟涂畫、（Ｂ）高分子墨水涂畫或印章、（Ｃ）蠟印章為－類；使用掩膜（Ｄ）蠟浸、（Ｅ）光刻、逡逑（Ｆ）蠟絲網(wǎng)印刷為－類；使用打印機(jī)來（Ｇ）蠟打印、（Ｈ）噴墨刻蝕改性、⑴噴墨印刷、⑴柔逡逑版印刷為－類；（Ｋ）刻刀雕刻、（Ｌ）激光雕刻為？類。逡逑

出微流控紙基分析系統(tǒng)的概念時(shí)，，也沿用了這個(gè)方法：將浸泡了光刻膠的紙芯片逡逑用掩膜覆蓋后，紫外線曝光，洗去未固化的光刻膠，留在紙內(nèi)的是固化了的光刻逡逑膠。該課題組的Ｍａｒｔｉｎｅｚ２６等改進(jìn)了這個(gè)技術(shù)，舍去掩膜，直接將光刻膠用筆在逡逑芯片表面涂抹然后光固化，大大簡化了實(shí)驗(yàn)步驟。ＯｕＹａｎｇ２７等改進(jìn)了紙芯片使用逡逑的光刻膠，將光刻膠用氯仿稀釋，這樣不僅減少了光刻膠的用量，也減少了光刻逡逑膠的干燥固化時(shí)間。２０１５年Ｈｅ２８等將三維光刻技術(shù)引入芯片制作方法中，豐富逡逑了光刻技術(shù)。逡逑ａ）￣－ｃｈｒ0？Ｐｈｙ邐ｂ）
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN492

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本文編號(hào)：2647019