本发明专利技术公开了一种纸芯片重力/毛细流动化学发光方法，具体公开了一种重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片，及其制备方法和在检测重金属离子中的应用。本发明专利技术的纸芯片分为疏水区和亲水区，亲水区又分为加样区、检测区和流体通道区三个部分；在使用时，该纸芯片要紧贴放置在一个支架上，支架倾斜面与水平面形成一个夹角，放置后加样区和流体通道区应在支架倾斜面上，而检测区在支架的水平部分上。本发明专利技术的纸芯片和检测方法与传统的流动化学发光相比，无需采用任何价格昂贵的泵装置(精密注射泵、蠕动泵等)来驱动液体流动。本发明专利技术仅通过液体自然的重力以及纸纤维空隙的毛细力来驱动液体流动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微流控分析领域，涉及，具 体涉及一种重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片，及其制备方法和在检测重金属离子中的 应用。
技术介绍
目前，Cr(III)、Cr(VI)、Co(III)、Hg(II)、Mn(VII)、Cd(II)、Pb(II)、Ni(II)、 Te(III)等重金属离子的污染事件频繁发生，这给人类健康和自然环境造成了巨大的危害， 因此实现对重金属离子的快速检测在应对重大突发或应急事件中显得非常重要。 近年来，化学发光作为一种检测手段已经发展得相当成熟，并广泛应用于重金属 离子、核酸和蛋白质等物质分析。化学发光检测主要分为静态体系、流动体系和两相流测量 体系。相比于其他两种方式，流动化学发光体系检测耗时短，且能够实现样品实时分析、高 灵敏度、高通量和高重复性检测，因而已受到人们极大关注。目前，国际上已经被报道的用于分析检测的流动化学发光系统主要有流动注射化 学发光（FI-CL)、离子色谱法化学发光（IC-CL)、高效液相色谱法化学发光（HPLC-CL)和毛 细管电泳化学发光（CE-CL)。然而，传统的流动化学发光系统具有装置尺寸大，耗时长，耗样 大，检测过程局限于实验室等缺点。 近些年，随着微流控全分析系统或芯片实验室概念的提出，已在芯片上实现了流 动化学发光方法检测生化样品。这种高度集成的微流控芯片不仅减少了流动化学发光所需 检测时间及耗样量，而且使得操作趋于简单化、装置趋于便携化、数据分析趋于自能化。 但是，这些已被报道的微流控芯片流动化学发光方法仍然存在一些缺点：（1)几 乎所有芯片是基于玻璃、硅、聚合物等衬底材料，这些材料价格相对昂贵、用于微加工时过 程相对复杂；（2)反应所需微通道较长、微混合器设计细致精准，这给芯片微加工过程增加 了难度；（3)整个装置系统尺寸仍较大、系统中常使用的PMT光学检测器不仅需要高电压， 而且体积较大；(4)大多数流动化学发光微流控芯片系统需要外置栗用于液体操控，而且 还需要一些外置管道用于连接芯片通道和栗。以上这些缺点极大地限制了微流控芯片流动 化学发光的普及应用。目前，无需外置栗流体驱动的微流控芯片系统已受到研究者们关注。 然而，直到现在，我们还没有发现仅仅依靠重力/毛细力驱动流体的流动化学发光检测分 析系统的报道。 2007年以来，纸芯片（也称微流控纸基分析装置、纸基微流控技术、图案化纸基装 置）的研究日益引起人们的关注。许多检测方法已应用到纸芯片上以实现重金属或重金属 离子的检测，比如比色法、荧光法、电化学法、电致化学发光法、电色谱分离法、距离测量法、 以及采用时间作为分析信号报读法。然而，到目前为止，在纸芯片上还未曾发现化学发光方 法检测重金属或重金属离子的报道。在纸芯片中，毛细流动速度相当缓慢。根据毛细流动 特征，流体通过多孔纸纤维时，毛细力从一个区域到达另一区域的流速将随着流动时间的 延长越来越小。这样的流速通常不能用来触发需要快速溶液混合的化学发光体系（如重金 属离子催化氧化剂氧化发光剂的化学发光体系）。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片，该纸芯片 无需外置栗驱动流体流动、无需外接管道，装置简单、实用、廉价。 本专利技术的另一目的在于提供上述的重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片的制备 方法，该方法简单、易于操作。 本专利技术的再一目的在于提供上述的纸芯片重力/毛细力驱动流体的流动化学发 光（gravity/capillaryflowchemiluminescence,GCF-CL)在检测重金属离子中的应用， 其可以实现水溶液中微量重金属离子的快速检测，灵敏且选择性高。 本专利技术的目的通过下述技术方案实现： -种重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片，该纸芯片分为疏水区和亲水区，亲水 区又分为加样区、检测区和流体通道区三个部分；在使用时，该纸芯片要紧贴放置在一个支 架上，该支架的倾斜部分（即支架倾斜面）与水平面形成一个夹角，放置后加样区和流体通 道区应在支架倾斜面上，而检测区在支架的水平部分上； 所述支架的倾斜面和水平部分上与纸芯片亲水区域对应的位置是被挖空的，以保 证充分的重力/毛细流动； 设支架倾斜面与水平面形成的夹角为Θ，需满足0°〈Θ〈90°，夹角优选30°。 上述的重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片的制备方法，包括如下步骤： (a)使用绘图软件设计出纸芯片亲水区域的图案，然后制成网板； (b)将网板紧贴在纸片上，并在网板上涂蜡，且用平滑器具均匀用力碾磨；碾磨后 将纸片和网板一同放在加热板上加热数秒，蜡渗透在纸片中形成疏水区域，纸片的其他区 域即为亲水区域；将纸片与网板从加热板上取下，剥离纸片，得到蜡网印纸芯片； (c)按纸芯片上检测区与流体通道区的分界处折叠，然后固定在支架上，加样区和 流体通道区在支架倾斜面上，检测区在支架水平部分上，得到重力/毛细力耦合驱动流体 的纸芯片； 所述的绘图软件优选AdobeIllustratorCS5 ;所述纸片优选Whatman1号层析 纸。 上述的重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片可用于重金属离子的检测； 所述的重金属离子是指Hg(II)、Pb(II)、Cr(III)、Cu(II)、Ni(II)、Co(II)和 Fe(II)等；Hg(II)是指二价的汞离子，其他的与此类同； 上述的重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片在检测重金属离子中的应用，包括以 下步骤： (a)将固定着纸芯片的支架放进暗箱中，纸芯片检测区正对准CCD相机的宏观镜 头，调节CCD相关参数和焦距，使成像最清晰； (b)将含有重金属离子的测试液滴加到检测区中心位置，紧接着将过量的底液滴 加到加样区以用来触发化学发光；在重力和纸纤维毛细力共同作用下，化学发光底液向下 流动，数秒后以较高流速进入检测区与测试液混合，从而触发化学发光； (c)采用CCD相机视频成像化学发光过程，并通过VGIF(http://vide〇-t〇-gif. watermark-software,com/)、MatlabR2012a(MathWorkscompany,USA)开发的图像自动处理程序、AdobePhotoshopCS4,以及 0rigin7.0(MicrocalSoftwareInc·,Newark,USA)对 成像数据进行分析； 所述的含有重金属离子的测试液的配制方法，是将重金属离子的标准溶液储备液 用去离子水稀释到所需浓度，然后与等体积的、含有掩蔽剂和增敏剂溶液均匀混合，再调节 其pH值1. 5-4. 5,以制得测试液； 所述的掩蔽剂为乙二胺四乙酸（EDTA)或柠檬酸铵，优选乙二胺四乙酸（EDTA); 所述的增敏剂为溴化钾（KBr)或邻啡啰啉，优选溴化钾（KBr); 测试液中，掩蔽剂浓度优选10mM以下；pH值优选3. 0;增敏剂浓度优选0. 75M; 所述的化学发光底液的配制方法，是用TE缓冲液配制3-27mM的发光剂溶液和 0. 2-1. 4M的氧化剂溶液，然后将发光剂溶液和氧化剂溶液等体积均匀混合，调节其pH值为 10. 0-13.0,制得底液； 所述的发光剂是指鲁米诺（Luminol)或光泽精，优选鲁米诺（Luminol); 所述的氧化剂是指H202或高锰酸钾，优选Η202; 底液中，发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种重力/毛细力耦合驱动流体的纸芯片，其特征在于：该纸芯片分为疏水区和亲水区，亲水区又分为加样区、检测区和流体通道区三个部分；在使用时，该纸芯片要紧贴放置在一个支架上，支架倾斜面与水平面形成一个夹角，放置后加样区和流体通道区应在支架倾斜面上，而检测区在支架的水平部分上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：章春笋，张鹏，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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