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1、图解纸芯片制作和应用进展摘要纸可以作为分离和快速检测技术的支撑材料，采用纸质微流控芯片可实现传统试纸所无法实现的对多组分目标物的同时、定量分析，满足对样品中临床疾病标志物和食品、环境中重要污染物的快速、廉价和便携式分析的需求。目前已开发许多快速、简便、重复性好、成本低的纸芯片制备方法。本文以图解方式简要介绍国内外在纸芯片制作及应用方面的研究进展。关键词图解纸芯片制作应用进展微流控芯片(MicrofluidicChip)借鉴半导体微加工技术和(或)微电子工艺在芯片上构建微流路系统(由储液池、微反应室、微通道、微电极、
2、微电路中的一种或几种组成)，加载生物样品和反应液后，在压力泵或电场的作用下形成微流路，在芯片上进行一种或连续多种反应，可达到髙通量快速分析的目的。"芯片实验室(Lab-on-a-chip)"或称微全分析系统(MiniaturizedTotalAnalysisSystem,?~TAS)意扌旨把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离检测等基本操作单元集成或基本集成到芯片上，用以完成不同的生物或化学反应过程，并对其产物进行分析。功能化芯片实验室大体包括3部分：芯片；分析仪，包括驱动源和信号检测装置；实现
3、芯片功能化方法和试剂盒。采用微流控芯片分析具有突出优点：(1)系统微型化，芯片面积常为数平方厘米；(2)试样、试剂消耗低，污染少;(3)分析速度快、高通量(通道短，场强高，分离快)；(4)自动化、集成化程度高一一反应、分离可控性大大提高，在集成化基础上可制成便携式仪器用于现场分析。其研究应用日趋广泛，涉及生命科学、化学、材料、生物合成、生化诊断分析、药物筛选等领域［1-9］o纸芯片(Paper-basedmicrofluidics)或纸芯片分析装置(MicrofluidicPaper-basedAnalytical
4、Devices,UPADs或Lab-on-paperAnalyticalSystems)是微流控分析系统的新成员，与普通意义上的微流控芯片相比，它成本低、制备简便、无需复杂外围设备，能够进行真正意义上一次性、价格低廉、便携式的分析，已经越来越受到关注［10］,被普遍视为未来现场实时诊断发展趋势之一［11〜14］,本文重点介绍纸芯片的制作及应用。1纸芯片概述纸质材料在检测装置中可以起到分离和支撑作用，有其独特的、极具吸引力的品质［15〜17］：其成分是惰性的纤维素，来源丰富、廉价、可再生、易处理、可循环利用，易于使用
5、和运输，易于化学修饰，有着较好的稳定性和良好的生物相容性。结合现代的印刷技术可以方便地制备出可用于分离、分析和检测用的微流控装置，是一种可用于检测的极佳材料。纸一直被用于多种快速检测，pH试纸是其中最突出的实例。纸介质可以用于色谱法分离［18］,基于纸材料的分离检测提供一类廉价、多功能的平台。纸和膜材料结合模式在针对现场诊断的商品化层析检测试纸条和试纸卡产品中应用极广［19］。常规的试纸条（卡）通常是基于酶联免疫显色，近期基于胶体金显色的试纸条发展迅速［20,21］oMarbey等［16］在Nature上综述适用于
6、发展中国家的诊断方法，其中特别提到纸上免疫色谱法一一在试纸条不同位置标记不同的抗体，可以用一份样本同时检测出多种疾病，检测结果可视化,时间少于lOmino常规试纸检测因其操作简便、易用、价廉而获得巨大成功，但通常不能够做多重分析和定量分析［18］。纸芯片（纸质微流控芯片装置）则可以解决这一问题,并更趋微型化、集成化、多功能化。如王方方等［22］采用光刻法制备纸芯片，以化学发光法可同时检测葡萄糖和尿酸。采用ISIWebofKnowledge检索系统，以"纸芯片（paper-basedmicrofluidics）"等关
7、键词检索相关的文献可知，目前关于纸芯片相关的文献发表正处于不断增长的趋势，并且有着较好的发展前景。目前关于纸芯片综述还不多［13,14,17,23〜25］,本文将结合自己实验工作介绍纸芯片的制作原理及应用。2制作材料选择对于纸芯片，纸材质的选择非常关键，需考虑多重因素［26］,如：足够的机械承受力；水相中浸泡无显著变形和解体；合适的亲疏水性便于吸附和固定，形成明确的检测区，又要避免过度散溢［27］；不能降解生物待测物或其他检测试剂；表面须均一，以便重现、修饰和生成信号；降低常规方法中易出现的咖啡环效应(coffee
8、-ringstaineffect)［28］,还要考虑与复合材料的封装匹配效果等［29］……Whatman3MM层析纸具有较高的纯度和一致性，确保毛细管效应的载量均一，使用较为广泛。其中Gradel型号国际标准色谱纸厚度0.18mm,线性流速(水)130mm/30min,具有中等颗粒保留度，表面光滑，适合用于普通分析分离并与打印机纸盒匹配较好。纸与其他材料组合
