一种基于三维纸芯片的制造技术

一种基于三维纸芯片的

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维纸芯片的Ni
2+
可视化计数定量检测方法


[0001]本专利技术属于化学传感
，具体涉及一种基于三维纸芯片的
Ni
2+
可视化计数定量检测方法
。

技术介绍

[0002]全球范围的环境污染问题日益严峻
。
由二价镍离子（
Ni
2+
）等重金属离子引发的水污染是其中最严重的环境污染问题之一，严重威胁着人类健康
。
例如，人体吸收过量的
Ni
2+
会对健康造成很大危害，如损伤皮肤黏膜，刺激呼吸道，导致心肌
/
脑
/
肺
/
肝
/
肾等的退行性病变，甚至癌症
。《
生活饮用水卫生标准（
GB 5749
‑
2022
）
》
中限定饮用水中镍含量不得超过
0.02 mg/L
（约
0.34
ꢀµ
M
）
。
为保障饮用水
、
食物和环境中的
Ni
2+
不影响人体健康和生命安全，
Ni
2+
的定量检测意义重大
。
现有的常规金标准
Ni
2+
定量检测技术主要包括电感耦合等离子体质谱法
、
原子吸收光谱法
、
原子发射光谱法
、
原子荧光光谱法等
。
然而，这些定量方法普遍存在分析成本昂贵
、
操作步骤繁琐费时
、
不适于家庭应用与野外现场分析等问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有定量技术的不足，提供一种基于三维纸芯片的
Ni
2+
免仪器可视化计数定量检测方法
。
[0004]本专利技术的思路：首先制备双层三维多微区纸芯片，并在不同检测微区中分别固定浓度渐变的检测试剂
。
当
Ni
2+
样品溶液在毛细管作用下等体积均匀分散流动到每个微区时，分析物离子可与检测试剂发生特异性显色反应，导致该区域纸体的颜色由原始白色转变为彩色
。
每个微区的显色强度与所固定的检测试剂的浓度成正比
。
换言之，样品中
Ni
2+
浓度与不同纸芯片中的显色微区个数成正比关系
。
通过目视观察纸芯片中显色微区的个数，代替电感耦合等离子体质谱仪
、
原子吸收光谱仪
、
原子荧光光谱仪等价格昂贵且缺乏便携性的专业分析仪器进行信号读取，即可实现
Ni
2+
的简单
、
快速
、
低成本
、
便携式
、
可视化定量分析
。
[0005]具体步骤为：
[0006]（1）制备双层三维多微区纸芯片；在上层纸芯片的各个微区中分别固定浓度渐变的检测试剂丁二酮肟
。
[0007]（2）当在上层纸芯片的加样区中滴加一定体积的
Ni
2+
样品溶液后，样品中的分析物在毛细管作用下通过下层纸芯片中的分样区，分流到上层纸芯片的每一个微区，并与其中的丁二酮肟试剂反应，生成红色产物丁二酮肟镍，导致相关微区纸体的颜色由原始白色转变为红色
。
[0008]（3）待每个微区的显色反应完成后，目视读取上层纸芯片中与
Ni
2+
浓度呈正相关的红色微区的数目，从而实现
Ni
2+
的可视化免仪器计数定量检测
。
[0009]所述纸芯片为镂空型和疏水性物质图案化型中的一种，其特征是具有双层三维结构；上层纸芯片主要包含独立的圆形加样区（直径
3~7 mm
）和多个独立的直径相同的圆形微区（直径
1~4 mm
；数目
4~30
个）；下层纸芯片主要包含连通的圆形样品分流区（直径
3~7 mm
，
与上层纸芯片的圆形加样区的尺寸完全一样）和圆环样品分流区（宽
0.5~2 mm
）
。
[0010]所述丁二酮肟检测试剂在纸芯片中的固定，其特征是以浓度递增和递减固定方式中的一种
。
[0011]与现有的常规金标准
Ni
2+
定量检测方法相比，本专利技术的突出优点在于：
[0012]（1）滤纸
、
色谱层析纸
、
硝酸纤维素膜
、
宣纸
、
纳米多孔膜
、
超滤膜等多孔性纸或膜基材成本低廉，纸芯片可批量制备，且单个芯片尺寸小巧（厘米级别，便于保存
、
携带和使用）
。
[0013]（2）利用纸芯片定量检测
Ni
2+
的操作过程极为简单和快速，仅涉及两个步骤
——
样品溶液滴加和显色微区个数的读取，从而在极大降低分析成本的同时还能实现
Ni
2+
的家庭检测和野外现场分析应用
。
[0014]（3）本专利技术可直接推广应用于环境监测
、
食品安全
、
医学诊断等诸多领域里各类溶液样品中
Ni
2+
分析物的简单
、
经济
、
快速
、
灵敏
、
特异的便携式定量检测
。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的双层三维多微区纸芯片的结构组成（以八微区为例）和
Ni
2+
免仪器可视化计数定量检测方法原理示意图
。
图中标记：1‑
疏水性物质图案化的上层纸芯片（1‑1‑
图案化疏水性物质，1‑2‑1‑
亲水性圆形加样区，1‑2‑2‑
用作空白对照的亲水性圆形微区，1‑2‑3‑
用于浓度渐变的丁二酮肟试剂固定的亲水性圆形微区）；2‑
疏水性物质图案化的下层纸芯片（2‑1‑
连通的亲水性圆形及圆环样品分流区，2‑2‑
疏水性物质）；3‑
将上层纸芯片与下层纸芯片叠加组装后的三维纸芯片的正面图（3‑1‑
未固定检测试剂以用作空白对照的亲水性圆形微区，3‑
2/3
‑
3/3
‑
4/3
‑
5/3
‑
6/
‑3‑
7/3
‑8‑
以浓度递减的方式固定丁二酮肟试剂后的七个亲水性圆形微区）；4‑
与中浓度
Ni
2+
样品反应后的三维纸芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于三维纸芯片的
Ni
2+
可视化计数定量检测方法，其特征在于具体步骤为：（1）制备双层三维多微区纸芯片；在上层纸芯片的各个微区中分别固定浓度渐变的检测试剂丁二酮肟；（2）当在上层纸芯片的加样区中滴加一定体积的
Ni
2+
样品溶液后，样品中的分析物在毛细管作用下通过下层纸芯片中的分样区，分流到上层纸芯片的每一个微区，并与其中的丁二酮肟试剂反应，生成红色产物丁二酮肟镍，导致相关微区纸体的颜色由原始白色转变为红色；（3）待每个微区的显色反应完成后，目视读取上层纸芯片中与
Ni
2+
浓度呈正相关的红色微区的数目，从而实现<...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂瑾芳，张云，刘畅，袁丽丽，闫永康，黄雪儿，唐艺月，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：