基于等离子体技术的微流控纸芯片研制及其在生化分析中的应用研究

摘要

微流控纸芯片又称纸上微型实验室，是一种通过在纸基底上构建流体通道网络以实现分析检测的新型微流控分析器件。它将传统微流控芯片微型化、便携化等特点与滤纸廉价易得、加工便利、生物相容性好等优势相结合，已成为一个全新的分析技术平台，在临床医疗诊断、食品安全检测和环境质量监控等领域均表现出较好的应用前景。本文旨在建立一种快速制备微流控纸芯片的新方法，并对其在生化分析中的应用进行研究。全文共分为三章:
　　第一章，主要综述了近年来微流控纸芯片的研究进展及等离子体技术在芯片加工中的应用。首先，对纸芯片的加工技术进行分类总结，并对纸芯片上适用的各类检测方法分别加以阐述;其次，着重介绍了微流控纸芯片在临床健康诊断、食品安全检测和环境质量监控等方面的应用。最后，概述了等离子体技术的作用类型及其在微流控芯片加工中的应用。
　　第二章，研究建立了一种基于等离子体技术制作微流控纸芯片的新方法。首先，将十八烷基三氯硅烷(OTS)自组装于滤纸纤维表面，实现其疏水化。然后在模具的辅助下对滤纸进行等离子体处理，选择性降解模具镂空区域滤纸表面的OTS疏水化层，恢复该区域滤纸的亲水性，从而在滤纸上构建亲/疏水通道网络。考察了等离子体处理时间对滤纸表面亲水性和纵向亲水深度（水溶液由滤纸表层下渗至纤维内部的纵向深度）的影响，结果表明，等离子体处理30 s时，滤纸表面接触角降为0°，亲水深度可达180μm（约为滤纸厚度）。同时对模具的材料与结构进行优化。研究结果表明，由聚甲基丙烯酸甲基(PMMA)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)组合而成的复合模具，可有效避免等离子体气氛渗透所造成的亲水通道扩张，实现模具图形向滤纸的高精度转移;提出了两种PMMA-PDMS模具的组合类型，以满足对滤纸亲水深度的不同需求。利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FT-IR）和X射线光电子能谱(XPS)对修饰前后的滤纸进行表征，探讨了等离子体处理前后滤纸亲疏水性变化机理。
　　第三章，利用第二章所述加工技术制备纸芯片，拓展其在生化分析中的应用:1）全血中血糖含量的测定。利用血细胞与血浆在纸芯片通道内流动性的差异，实现两者的分离，避免血细胞对显色反应的干扰;利用Trinder反应对血浆中的葡萄糖进行比色分析，检测结果与快速血糖仪所得数据基本一致;2）等电聚焦电泳分析。以通道化滤纸为基底构建纸上等电聚焦电泳平台，对芯片构型、电压条件、两性电解质浓度等因素进行优化，实现多组分蛋白的分离和聚焦和多通道同时并行的蛋白等电聚焦分离分析。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 微流控纸芯片的发展

1．2．1 纸芯片的加工技术进展

1．2．2 纸芯片检测方法

1．2．3 纸芯片的应用

1．3 等离子体技术

1．3．1 等离子体作用类型

1．3．2 等离子体技术在徼流控芯片加工中的应用

1．4 论文选题意义与研究内容

参考文献

第二章 基于等离子体技术的微流控纸芯片加工方法研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 纸芯片的加工方法

2．2．3 纸芯片性能表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 方法的提出

2．3．2 等离子体处理时间的优化

2．3．3 模具的设计与优化

2．3．4 机理讨论

2．4 结论

参考文献

第三章 微流控纸芯片在生化分析中的应用

3．1 引言

3．2 纸芯片上血糖检测

3．2．1 研究背景

3．2．2 实验部分

3．2．3 结果与讨论

3．3 纸芯片上等电聚焦

3．3．1 研究背景

3．3．2 实验部分

3．3．3 结果与讨论

3．3．4 结论与展望

参考文献

作者简介