基于氟材料的纸基微流控芯片的制备及其应用研究

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与传统微流控芯片相比,纸基微流控芯片结合了微流控技术和纸的优点,通过在纸上加工出具有一定结构的亲水通道和疏水围堰,实现分析实验的微型化、集成化与便捷化,具有成本低、易携带、易制作、生物相容性好等特点,为微全分析系统提供了一个新的技术平台,广泛应用于生命科学、环境监测、食品分析等领域。含氟聚合物材料具有抗酸碱和有机溶剂腐蚀、不粘附、热稳定性、抗氧化性,分子表面能低等优点,被广泛用于各种表面涂层。本文旨在研究使用含氟聚合物材料HYFLON(R)AD60X作为图案化材料制备纸基微流控芯片的方法,并将制各的纸芯片用于生化分析检测。  首先研究了一种采用计算机控制刻字机、笔绘的方式制备纸基微流控芯片的方法,该方法使用Marker笔代替刻刀,15mgmL-1HYFLON(R)AD60X的HFE-7100溶液代替墨水加工制备纸芯片。通过条件优化实验,最终确定刻字机的绘画速度为l档,绘画压力为l级,绘画次数为3次是比较理想的加工条件。  其次研究了使用不同质量比的聚乙二醇(PEG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为保护试剂保护亲水区域,结合丝网印刷制备纸芯片的方法。通过调节保护试剂成分比例、优化保护试剂刮涂次数和HYFLON(R)AD60X的HFE-7100溶液浓度,合理控制几个工艺时间,制得符合要求的纸基微流控芯片。最终选择保护试剂PEG2000-PEG400,PVP质量比为10∶90∶15,保护试剂刮涂次数为2次,保护试剂的静置时间在0min~1min之间,HYFLON(R)AD60X的HFE-7100溶液浓度为15mg·mE-1,滤纸浸泡含氟聚合物材料的时长为120s,滤纸表面含氟聚合物材料的稳定时间为4min的条件制备纸基微流控芯片。  最后基于纸基微流控芯片技术和GOD-HRP-KI显色技术,利用海藻糖对生物酶热稳定性的保护效应和对显色体系的信号放大效应,建立了测定葡萄糖浓度的新方法。通过优化实验条件,最终选择GOD和HRP双酶比例为1∶7,KI浓度为1.20mol·L-1,圆孔直径10mm,检测葡萄糖的指示液用量为8μL;D-海藻糖-PBS溶液浓度为300mg rnL-1。在此条件下,葡萄糖浓度在1.5~12.0mmol·L-1范围内与显色强度呈现较好的线性关系,线性回归方程为M=3.854C葡萄糖+26.72,R2=0.9957,最低检测限为1.0mmol·L-1。该方法用于血清样品中葡萄糖的定量分析,结果与氧化酶终点法无显著性差异,可满足葡萄糖临床检测要求,为纸基微流控芯片应用于葡萄糖现场即时检测(POCT)提供了实验基础。
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