纸基芯片的优点及不足，检测方法与应用

2023-11-03 理论教育版权反馈

【摘要】：由于纸基微流控芯片通道区域中存在织物基质，因此适用的检测方法相对有限。已报告的检测策略包括比色法、发光法和电化学检测法。1)利用纸基材料制作微流控芯片具有的优点微通道无须电源或外部组件即可用作被动泵和分配器。2)纸基芯片的不足检测的灵敏度通常不能令人满意，因为通道的织物基质会阻挡信号传递，另外样品在传输过程中会被稀释。在纸屑上几乎没有典型的微流体应用，如微流控芯片电泳、液滴和层流。

纸是一种由纤维素制成的高度多孔的基质，在吸液体方面非常出色。当纸张的某些区域进行疏水改性时，施加到纸张上的水溶液将通过毛细管作用被精确地引导通过亲水区域。纸基微流控设备在便携式和低成本分析中很有前景，比如在基于生物测定的个性化医疗中。纸基微流体装置的制造很简单，通常任何在纸张上能够产生疏水图案的方法都是可行的。已报道的方法分为两个步骤，首先采用光刻方法将聚合物溶液施加到纸上，然后从确定通道的区域中去除形成的涂层。这些方法是相对高分辨率的，但是价格昂贵，并且一旦被聚合物溶液覆盖，通道区域的特性就可能被改变。相比之下，利用印刷(切割)方法可直接产生疏水性屏障，而无须将通道区域预先暴露接触试剂。

由于纸基微流控芯片通道区域中存在织物基质，因此适用的检测方法相对有限。已报告的检测策略包括比色法、发光法和电化学检测法。其中，比色法由于其对设备的要求低，并且可以很方便地通过捕获图像来实现远程医疗，因此是最常用的方法，比如可以作为商业应用的检测领域。

1)利用纸基材料制作微流控芯片具有的优点

(1)微通道无须电源或外部组件即可用作被动泵和分配器。

(2)通道的表面积与体积比值大，有利于与表面相关的应用，并且可以通过简单干燥浸泡区域而用于存储试剂。

(3)纸是最便宜的微流体材料之一，制造简便且成本低廉。

(4)纸可以轻松堆叠以形成多层微流体通道或实现3D细胞培养。

(5)纸可以滤出样品中的颗粒，如从血液中去除血细胞。(www.chuimin.cn)

2)纸基芯片的不足

(1)检测的灵敏度通常不能令人满意，因为通道的织物基质会阻挡信号传递，另外样品在传输过程中会被稀释。

(2)表面张力低的液体可能无法很好地限制在疏水性所定义的通道中。

(3)在纸屑上几乎没有典型的微流体应用，如微流控芯片电泳、液滴和层流。

(4)高密度集成难以实现，已报道的最小通道宽度约为200 μm，而其他材料通常可以使用20 μm宽的通道。