基于紫外光降解自组装单分子层的纸芯片研制及其应用研究

摘要

相比于传统的微流控芯片（石英、玻璃、硅和高聚物等为芯片基底），纸芯片具有成本低、易携带、易制作、易操作、生物相容性强等优势，近年来在微流控芯片系统中脱颖而出。纸芯片技术结合了微流控的优点和纸的优点，通过在纸上加工出具有一定结构的亲/疏水性微通道网络及相关分析部件，实现分析实验室的微型化、集成化与便携化，为当前微全分析系统提供了一个新的技术平台。本文旨在研究建立一种纸芯片加工的新方法，并将所研制的纸芯片用于食品安全检测和健康检测。
　　 全文共分三章:
　　 第一章，综述了近年来纸芯片的研究进展。首先，着重介绍了纸芯片的加工方法，包括光胶光刻技术、蜡印技术、等离子体处理技术、喷墨打印技术、喷墨溶剂刻蚀技术、绘图技术、丝网印刷技术和柔印技术等，并比较了各种加工方法的优缺点。其次，介绍了纸芯片的各种检测技术;最后，介绍了纸芯片在健康检测、食品安全监测、环境监测等方面的应用。
　　 第二章，研究建立了一种基于紫外光降解自组装单分子层的纸芯片加工新方法。用十八烷基三氯化硅烷(OTS)的正己烷溶液浸泡亲水性滤纸，通过OTS与滤纸纤维表面羟基间的缩合反应，在滤纸的纤维素表面自组装OTS单分子层，使滤纸由亲水变为强疏水。然后，在石英掩膜的辅助作用下，通过深紫外光UV/O3选择性区域光降解，光照的区域重新恢复滤纸的亲水性，而掩膜保护的区域依然保持强的疏水性，因而在滤纸上得到与掩膜一致的亲疏水图案，制得纸芯片。系统考察了硅烷化反应时间、OTS浓度和UV光降解的时间对图案亲疏水性的影响。通过实验优化得知，最佳硅烷化时间为5 min，OTS的最佳浓度为0.1％，最佳光降解时间为90 min。制得的纸芯片室温下至少可以保存6个月，并耐各种有机溶剂。考察了纸芯片的动态分辨率，其最小亲、疏水通道宽度分别为233±30μm和137±21μm。通过XPS、ATR-FT-IR表征了原滤纸、OTS处理的滤纸及紫外光照OTS处理的滤纸的表面特性，讨论了反应机理。
　　 第三章，利用第二章研制所得的纸芯片，开展其分析应用研究，包括血燕中亚硝酸根的定量分析，以及葡萄糖、蛋白质的半定量分析。用本方法测定的血燕中亚硝酸根含量，其结果与离子色谱相一致。

目录

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 纸芯片的发展

1．2．1 纸张的选择

1．2．2 纸芯片的制作方法

1．2．3 纸芯片的检测方法

1．2．4 纸芯片的应用

1．2 本课题目标及意义

参考文献

第二章 基于紫外光降解自组装单分子层纸芯片的研制

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器

2．2．2 材料和试剂

2．2．3 纸芯片的制作

2．2．4 性能表征

2．2．5 分辨率实验

2．3 结果与讨论

2．3．1 设计思路

2．3．2 硅烷化试剂的选择及其浓度和硅烷化时间的优化

2．3．3 光降解时间的优化

2．3．4 图案化效果

2．3．5 机理解释

2．3．5 分辨率

2．3．6 稳定性及疏溶剂性能

2．4 结论

参考文献

第三章 微流控纸芯片的生物分析应用

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验材料和试剂

3．2．3 血燕样品预处理

3．2．4 纸芯片法亚硝酸根离子的定量分析

3．2．5 离子色谱法测定血燕样品中亚硝酸根的含量

3．2．6 蛋白质和葡萄糖的双组份测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 检测原理

3．3．2 亚硝酸根花型进样量体积优化

3．3．3 亚硝酸根离子的定量分析

3．3．4 蛋白质和葡萄糖的半定量分析

3．4 结论

参考文献

声明

作者简介