一种基于距离量测的非消耗型纸芯片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种基于距离量测的非消耗型纸芯片及其制备方法，该纸芯片两端分别设置有加样区和检测区，在加样区与检测区之间设置有显色区，所述显色区用于填充水溶性染料，该纸芯片可用于检测miRNA，而水溶性染料不与miRNA反应。本发明专利技术通过采用不与待测物反应的水溶性染料作为显色试剂使得检测过程中显色试剂不发生消耗，色带均匀；若在纸芯片上原位生长具有良好疏水性能的MOF材料可使得纸芯片具有均匀的疏水性能，色带末端平整，可以提高检测准确度。

A non expendable paper chip based on distance measurement and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于距离量测的非消耗型纸芯片及其制备方法和应用
本专利技术属于生化分析与生物传感
，尤其涉及一种基于距离量测的非消耗型纸芯片及其制备方法和应用。
技术介绍
纸芯片(μPAD)又叫纸上实验室(labonaPaper)，2007年由哈佛大学Whitesides课题组首次提出，因其成本低廉、制备简单、使用方便、生物相容性好、无需额外动力泵驱动液体流动等众多优点而受到广泛关注，并被应用于食品安全分析、环境监测以及生物医药分析等多个行业。为了满足不同情况下检测的需求，多种基于纸芯片的检测方法被广泛报道，主要有比色法、荧光法、生物发光法、电化学法、质谱法等。比色法通过肉眼观察颜色强度的变化进行检测，通用于对目标物进行定性或半定量分析，虽然可以进一步结合拍照/扫描并使用imageJ等图像处理软件实现定量分析，但会受到拍摄距离、拍摄角度、光线强弱等多种因素干扰而影响检测准确性。荧光法、生物发光法、电化学法、质谱法等具有较高的检测灵敏度，但需要额外的检测仪器和专业的操作人员，不利于结果的快捷输出。基于距离量测的纸芯片检测方法，通过肉眼读取显色信号的长度，实现对目标物的定量分析，可很好弥补现有方法的缺陷。例如CharlesS.Henry利用距离量测的方法在纸芯片上实现了钾离子的定量检测，Zhang利用距离量测策略发展了核酸适配体免仪器定量分析方法。目前基于距离量测的纸芯片一般都是在纸上设置加样区和检测区，并在检测区中填充能够与待测溶液反应的显色试剂(一般为无色)，使用时在加样区滴加待测溶液，待测溶液中的待测分子与显色试剂发生反应生成有色物质(或者显色试剂与待测溶液中的其他物质发生反应生成有色物质)，随着待测溶液在纸上的迁移以及反应的进行而形成色带。这种纸芯片存在如下缺点：1、检测过程中，含有待测分子的溶液在纸上流动，检测区域的显色试剂不断消耗而浓度逐渐减小，导致产生的色带颜色逐渐变浅，难于准确获得长度信息；2、由于检测区前后端显色剂与待测分子反应时间差异大，导致检测区域显色条带不均匀，增加读数误差；3、检测的灵敏度相对较低；4、芯片需要在检测区域均匀沉积能发生显色反应的显色试剂，制备难度大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决纸芯片检测过程中由于显色试剂发生反应被消耗而出现显色不均匀的问题，提供一种基于距离量测的非消耗型纸芯片，在检测过程中显色试剂不被消耗，检测区的显色条带颜色均匀。本专利技术所提供的一种基于距离量测的非消耗型纸芯片两端分别设置有加样区和检测区，在加样区与检测区之间设置有显色区，所述显色区用于填充水溶性染料。进一步，所述纸芯片中原位生长有MOF材料。进一步，所述MOF材料为沸石型咪唑框架材料。进一步，所述沸石型咪唑框架材料为ZIF-8。本专利技术还提供上述基于距离量测的非消耗型纸芯片的制备方法，包括以下步骤：将纸张切割成所需形状，在纸张两端分别设置加样区和检测区，在加样区与检测区之间设置有显色区，并在显色区填充水溶性染料。进一步，在将纸张切割成所需形状步骤前还包括步骤：将纸张浸泡在合成MOF材料的前驱体溶液中，前驱体溶液发生反应使得纸张上原位生长上MOF材料。进一步，所述前驱体含有乙酸锌和2-甲基咪唑。进一步，所述乙酸锌与2-甲基咪唑反应生成ZIF-8的反应温度为0～40℃。本专利技术还提供一种利用上述基于距离量测的非消耗型纸芯检测miRNA的方法，包括以下步骤：1)将不含待测miRNA的空白对照溶液和系列不同浓度的经滚环扩增的含待测miRNA的标准溶液分别滴加到上述基于距离量测的非消耗型纸芯片的加样区，分别记录检测区中水溶性染料的流动长度L0和Lt，以L0/Lt值与标准溶液浓度之间的关系做出标准曲线；2)将经滚环扩增的待测miRNA溶液滴加到上述基于距离量测的非消耗型纸芯片的加样区，记录检测区中水溶性染料的流动长度，根据该流动长度和标准曲线即可得待测miRNA溶液的浓度。进一步，所述miRNA为miR-221或miR-222。相对于现有技术，本专利技术通过在纸芯片加样区和检测区之间设计显色区，并填充不与待测物反应的水溶性染料，检测过程中水溶性染料不会被消耗，水溶性染料的颜色在检测过程中不会发生变化，从而可以形成颜色均匀的色带。另外，由于纸芯片的外壁疏水性强，而内部通道中的纤维亲水性强，则待测溶液和水溶性染料在纸芯片外壁和内部通道中的流动速度不同，从而会产生色带端部参差不齐的现象，导致检测结果误差较大。本专利技术还通过在纸芯片上原位生长有具有良好的疏水性能MOF材料，使得纸芯片的内部与边缘具有相同的疏水性，保证待测溶液和水溶性染料在纸芯片的外壁和内部通道中具有相同的流动速度，在检测区形成的色带末端平整，提高了检测准确度。附图说明图1为实施例1的非消耗型纸芯片结构示意图；图2为实施例2的非消耗型纸芯片结构示意图；图3为ZIF-8@Paper-4、ZIF-90@Paper和ZIF-92@Paper以及没有修饰任何MOF材料的非消耗型纸芯片的XRD图谱；图4为实施例4的检测原理图，其中a表示PCR管，b表示待测miRNA，c表示环状哑铃型扩增模板，d表示BSA，e表示dNTP，f表示phi29聚合酶；图5为环状哑铃型扩增模板的电泳测试图，图中a、b分别表示miR-221、miR-222的环形哑铃型扩增模板，1表示未经酶处理，2表示经T4连接酶处理，3表示T4连接酶和核酸外切酶处理；图6为不同浓度miRNA扩增曲线图，图中a为miR-221，b为miR-222；图7为miR-221溶液和miR-222溶液的电泳测试图，图中a为miR-221，a中1表示DNAmarker，2～4依次表示miR-221溶液浓度为0、20、10pM；b为miR-222，b中1～3依次表示miR-222溶液浓度为1、20、0pM；图8为Paper-1.5、Paper-2.0、Paper-2.5、Paper-3.0、Paper-3.5对miR-221溶液的检测结果；图9为miR-221溶液在Paper-2.0和ZIF-8@Paper-4中的检测结果及miR-221溶液在纸芯片中的接触角，其中a、c表示Paper-2.0，b、d表示ZIF-8@Paper-4；图10为不同体积的miR-221溶液在Paper-2.0中的检测结果；图11为将miR-221溶液滴加到ZIF-8@Paper-1、ZIF-8@Paper-2、ZIF-8@Paper-3和ZIF-8@Paper-4中的结果图，其中a～d依次表示ZIF-8@Paper-1、ZIF-8@Paper-2、ZIF-8@Paper-3和ZIF-8@Paper-4；图12为ZIF-8@Paper-1、ZIF-8@Paper-2、ZIF-8@Paper-3和ZIF-8@Paper-4的SEM图，其中a、b表示ZIF-8@Paper-1、c、d表示ZIF-8@Paper-2，e、f表示ZIF-8@Paper本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于距离量测的非消耗型纸芯片，所述纸芯片两端分别设置有加样区和检测区，其特征在于：在加样区与检测区之间设置有显色区，所述显色区用于填充水溶性染料。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于距离量测的非消耗型纸芯片，所述纸芯片两端分别设置有加样区和检测区，其特征在于：在加样区与检测区之间设置有显色区，所述显色区用于填充水溶性染料。


2.根据权利要求1所述的非消耗型纸芯片，其特征在于：所述纸芯片中原位生长有MOF材料。


3.根据权利要求2所述的非消耗型纸芯片，其特征在于：所述MOF材料为沸石型咪唑框架材料。


4.根据权利要3所述的非消耗型纸芯片，其特征在于：所述沸石型咪唑框架材料为ZIF-8。


5.一种基于距离量测的非消耗型纸芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将纸张切割成所需形状，在纸张两端分别设置加样区和检测区，在加样区与检测区之间设置有显色区，并在显色区填充水溶性染料。


6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于：在将纸张切割成所需形状步骤前还包括步骤：将纸张浸泡在合成MOF材料的前驱体溶液中，前驱体溶液发生反应使得纸张上原位生长上MOF材料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宗，张浪，邹小勇，张元庆，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44