基于水凝胶和微流控的Ca制造技术

本发明专利技术属于纸基微流控分析技术领域，具体涉及基于水凝胶和微流控的Ca

【技术实现步骤摘要】
基于水凝胶和微流控的Ca
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离子检测纸芯片及其制备方法


[0001]本专利技术属于纸基微流控分析
，具体涉及基于水凝胶和微流控的Ca
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离子检测纸芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]食品加工业，制造业，农业灌溉以及家庭用水等众多应用领域中都需要对Ca
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进行检测。随着生活提高，越来越多的人开始注重家庭用水是否是硬水即水中的Ca
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和Mg
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含量是否过高，在企业生产中，规模庞大的企业可以购买或租聘昂贵的实验设备来对溶液中的Ca
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进行检测，而这些设备对于普通百姓来说过于昂贵，如果仅仅进行家庭用水检测是得不偿失。因此需要一种成本低廉，操作简单，精确度较高的检测方法来代替传统的检测设备。
[0003]纸芯片全称为纸基微流控分析设备(Microfluidic paper
‑
based analytical devices，μPADs)或者纸芯片微流控(Paper based microfluidics)，自从2007年被研发出来以后，受到广泛关注。其相对于传统的微流控分析设备和微流控芯片具有成本低廉，易于储存，便于运输，操作简单等优势。近年来在食品检测，农药残留，环境检测等方面均有很好的商业化应用和前景。
[0004]结合水凝胶之后，纸基分析平台便可以完成定性，半定量，定量等分析，由于水凝胶特异性强，可以准确的识别靶标分子、离子。因此水凝胶和纸芯片的结合会使纸芯片廉价，易操作等优势上获得特异性强，可以实现定量分析等新功能。
[0005]使用金属离子破坏水凝胶结构来改变其通透性，离子浓度高的溶液流速快，离子浓度低的溶液流速慢。但是这种方法是均在毛细玻璃管上进行实验，还不能够在纸芯片上实现。究其原因有两个：
[0006]1)水凝胶包含大量水分，如果制备成凝胶薄膜无法长时间保存在纸芯片上。
[0007]2)纸芯片中的纤维孔洞形成了无数的毛细通道，这些通道不规则无法设计和预测溶液地流动。

技术实现思路

[0008]针对上述技术问题，本专利技术提供基于水凝胶和微流控的Ca
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离子检测纸芯片及其制备方法。通过该方法制备的纸基微流控检测纸芯片具有低成本，易操作，选择性强等优势，为快速检测人体汗液，环境水或生活用水中的Ca
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提供了新的研究思路。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0010]基于水凝胶和微流控的Ca
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离子检测纸芯片的制备方法，其特征在于，包括：
[0011]选取用于制备纸芯片的纸张；
[0012]在用于制备纸芯片纸张的特定区域绘制水凝胶阀门，所述水凝胶阀门是在纸张上形成的海藻酸钠阻隔带，在海藻酸钠阻隔带上海藻酸钠均匀分布；
[0013]将含海藻酸钠阻隔带的纸张裁剪成规格一致的纸带；
[0014]在纸带表面制备疏水层，以实现纸带表面疏水化，获得Ca
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离子检测纸芯片。
[0015]进一步地，绘制水凝胶阀门的方法包括：
[0016]1)配制质量分数为1
‑
5％的无氧海藻酸钠溶液；
[0017]2)控制点胶针头匀速均匀的将无氧海藻酸钠溶液滴出；
[0018]3)在点胶针头能够匀速均匀地滴出无氧海藻酸钠溶液后，控制点胶针头在纸张上匀速运动形成海藻酸钠阻隔带，以确保在同一条海藻酸钠阻隔带上任意相同面积区域内的海藻酸钠的量是相同的。
[0019]进一步地，步骤3)中，步骤3)中，采用写字机器人和微流泵结合，以控制点胶针头的移动速度以及溶液流速，具体为：
[0020]将无氧海藻酸钠溶液吸入注射器的针筒中，将针筒固定在微流泵上以实现无氧海藻酸钠溶液匀速流出，在针筒末端连接四氟毛细管，将鲁尔公接头的一端和所述四氟毛细管连接，将点胶针头和鲁尔公接头的另一端连接，最后将点胶针头固定在写字机器人悬臂上；
[0021]在写字机器人载物台上面放置一块工装，以使写字机器人的载物平台的平面度达到要求；
[0022]将工装放置在写字机器人的载物平台之后，将纸张放置在工装上用磁铁进行固定，控制写字机器人的落笔机械臂使点胶针头和纸张的距离控制在一定距离(如1
‑
15mm)，进行移动绘制前，让溶液先行滴定一定时间，使溶液流速稳定且出液量均匀后在纸张上绘制海藻酸钠阻隔带，完成水凝胶阀门的添加。
[0023]进一步地，海藻酸钠阻隔带的数量为两条或两条以上，相邻海藻酸钠阻隔带之间的间距大于等于2.5mm。
[0024]进一步地，步骤3)中，采用30G点胶针头，悬臂移动速度为15.58mm min
‑1的2
‑
6倍速，微流泵溶液流速为250μl min
‑1的3
‑
7倍速。
[0025]进一步地，用于制备纸芯片的纸不与Ca
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反应，采用色谱层析纸、滤纸或使用微流体纺丝机制备出的仿生纤维膜。
[0026]进一步地，在纸带表面制备疏水层的方法具体为：采用蜡烛为疏水材料，将蜡烛涂抹在纸带正反面以及侧面，加热一定时间后使蜡均匀的铺满整个纸带，等到蜡烛凝固后将多余的蜡进行刮除。
[0027]进一步地，所述方法还包括：将覆盖膜、表面疏水化处理的纸带、底膜压扎在一起，以对纸带封闭保护。
[0028]基于水凝胶和微流控的Ca
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离子检测纸芯片，所述纸芯片包括：
[0029]表面疏水化处理后的绘制有海藻酸钠阻隔带的纸带、覆盖膜、底膜，在所述海藻酸钠阻隔带上海藻酸钠分布均匀；
[0030]所述覆盖膜、所述纸带以及所述底膜依次压扎在一起，形成纸芯片。
[0031]进一步地，所述纸带采用色谱层析纸、滤纸或使用微流体纺丝机制备出的仿生纤维膜；采用蜡烛为疏水材料在纸带表面制备疏水层。
[0032]本专利技术的有益技术效果：
[0033]在纸带固定的位置处加入海藻酸钠粉末，当海藻酸钠粉末与溶液接触后就会形成海藻酸钠溶液，高浓度的海藻酸钠溶液具有很高的粘度。形成的高浓度海藻酸钠溶液减缓了溶液的流速。采用本专利技术方法制备的纸芯片基于水凝胶和微流控，当溶液中含有钙离子，
Ca
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溶液通过海藻酸钠溶液的时，靶标离子Ca
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同海藻酸钠反应形成凝胶小球，降低海藻酸钠溶液中海藻酸钠的含量，同时降低了海藻酸钠溶液的黏着性，液体的流速不再受到海藻酸钠溶液的影响，溶液在纸芯片上的流速加快。根据检测一定时间内溶液流过距离同Ca
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的浓度成一定的函数关系，定量地检测Ca
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的浓度。
[0034]本专利技术中将纸芯片的纤维孔洞视作毛细管，采用毛细作用驱动溶液流经纸芯片，采用具有相同材质并且纤维孔洞大小一致的纸芯片来控制溶液的流速，继而可以实现定量检测。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于水凝胶和微流控的Ca
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离子检测纸芯片的制备方法，其特征在于，包括：选取用于制备纸芯片的纸张；在用于制备纸芯片纸张的特定区域绘制水凝胶阀门，所述水凝胶阀门是在纸张上形成的海藻酸钠阻隔带，在海藻酸钠阻隔带上海藻酸钠均匀分布；将含海藻酸钠阻隔带的纸张裁剪成规格一致的纸带；在纸带表面制备疏水层，以实现纸带表面疏水化，获得Ca
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离子检测纸芯片。2.根据权利要求1所述基于水凝胶和微流控的Ca
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离子检测纸芯片的制备方法，其特征在于，绘制水凝胶阀门的方法包括：1)配制质量分数为1
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5％的无氧海藻酸钠溶液；2)控制点胶针头匀速均匀的将无氧海藻酸钠溶液滴出；3)在点胶针头能够匀速均匀地滴出无氧海藻酸钠溶液后，控制点胶针头在纸张上匀速运动形成海藻酸钠阻隔带，以确保在同一条海藻酸钠阻隔带上任意相同面积区域内的海藻酸钠的量是相同的。3.根据权利要求2所述基于水凝胶和微流控的Ca
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离子检测纸芯片的制备方法，其特征在于，步骤3)中，采用写字机器人和微流泵结合，以控制点胶针头的移动速度以及溶液流速，具体为：将无氧海藻酸钠溶液吸入注射器的针筒中，将针筒固定在微流泵上以实现无氧海藻酸钠溶液匀速流出，在针筒末端连接四氟毛细管，将鲁尔公接头的一端和所述四氟毛细管连接，将点胶针头和鲁尔公接头的另一端连接，最后将点胶针头固定在写字机器人悬臂上；在写字机器人载物台上面放置一块工装，以使写字机器人的载物平台的平面度达到要求；将工装放置在写字机器人的载物平台之后，将纸张放置在工装上用磁铁进行固定，控制写字机器人的落笔机械臂使点胶针头和纸张的距离控制在一定距离，进行移动绘制前，让溶液先行滴定一定时间，使溶液流速稳定且出液量均匀后在纸张上绘制海藻酸钠阻隔带，完成水凝胶阀门的添加。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述基于水凝胶和微流控...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国伟，李延生，
申请(专利权)人：南京国科舰航传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：