本发明专利技术公开了一种操作简单、低成本、多通道的电化学三维微流控纸芯片的制备及其现场检测的方法。本发明专利技术采用全打印级粘合堆叠模式，分贝在三张A4大小的普通滤纸上，批量打印出疏水蜡图案。制备过程还包括以下步骤：批量打印疏水蜡图案；熔蜡成型；在滤纸上批量丝网印刷阵列工作电极、参比电极与对电极；在滤纸的无工作电极面上依次批量打印辣根过氧化物酶和氧化酶；电化学三维微流控纸芯片裁剪；制备双面胶带片；将滤纸片通过双面胶带片粘合在一起；制备电化学三维微流控纸芯片夹。一种电化学三维微流控纸芯片的现场检测的方法，包括如下步骤：用电化学三维微流控纸芯片夹将纸芯片夹住；然后插入十六铜手指插槽；通过多路复用器连接电化学工作站。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低成本、高通量、高灵敏度、高特异性的现场即时检测
，更具体地说是一种以适合于高通量电化学酶分析的微流控纸芯片实验室的构建。
技术介绍
纸是一种非常廉价、丰富的材料，而且试纸条也已经作为一种分析平台(例如免疫层析)被广泛的用于简单的疾病诊断、环境检测等领域，例如早早孕试纸条等。哈弗大学化学院的Whiteside课题组首次提出了纸芯片实验室的新概念，又称之为微流控纸芯片分析器件。微流控纸芯片分析器件是指通过在纸上绘制疏水图案，由于纸的亲水能力很强，因此未绘制疏水图案部分便构成亲水通道/区域，借助纸的毛细驱动力，溶液可在纸通道内定向流动。以此为基础，把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到纸上，形成微流控纸芯片分析器件。该技术在现场疾病诊断、现场食品分析和现场环境监测等领域具有广阔的 应用前景。另一方面，与传统的建立在塑料片、玻璃片或者硅片基底的微流控芯片实验室相比，微流控纸芯片实验室具有成本低、制备方法简单(利用简单的打印技术，且无需无尘室等苛刻条件)、操作简单(无需外加设备，如泵等)、使用后可任意处理等优点。目前，建立在微流控纸芯片分析器件上的分析方法主要是比色法，由于比色法只能给出“是/否”的信号响应，且比色法灵敏度较低，选择性较差，易出现结果假阳性。因此在微流控纸芯片实验室中建立高灵敏度、高选择性的分析方法，实现高灵敏度、高特异性的现场即时分析检测便成为当前该研究领域亟需解决的问题之一。另外，为了更准确的进行疾病早期诊断、疾病筛查与评估以及药物响应，往往需要同时监测样品中多种组分的含量。因此探索建立高通量的微流控纸芯片有助于解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是在微流控纸芯片上建立具有样品处理简单、检测速度快、成本低、灵敏度高、特异性强等特点的电化学酶分析检测方法。进一步构建高通量集成化三维微流控纸芯片，并用于样品中葡萄糖、胆固醇、尿酸和血红素的同时检测。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过构建一种新型的电化学三维微流控纸芯片来实现的，该电化学三维微流控纸芯片的制备方法为 (I)在计算机上设计电化学三维微流控纸芯片的三个疏水蜡批量打印图案，分别为蜡批量打印图案A (样式如附图1所示)，蜡批量打印图案B (样式如附图2所示)，蜡批量打印图案C (样式如附图3所示)。(2)在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的阵列工作电极批量印刷图案(样式如附图4所示)。(3)在计算机上设计与蜡批量打印图案B对应的参比电极批量印刷图案(样式如附图5所示)。(4)在计算机上设计与疏水蜡图案B对应的对电极批量印刷图案(样式如附图6所示)。(5)在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的辣根过氧化物酶批量打印图案(样式同附图4)。(6)在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的氧化酶批量打印图案(样式分别如附图7、附图8、附图9和附图10所示)，一种氧化酶批量打印图案仅用来打印一种氧化酶。(7)将滤纸剪裁成三张打印机所需的常用A4大小的滤纸。(8)将步骤(7)中的裁好的A4滤纸放置到喷蜡打印机中，将步骤(I)中的设计的三个疏水蜡批量打印图案打印到步骤⑵中的三张A4滤纸上，分别得到滤纸A，滤纸B，滤纸C。(9)将步骤(8)中带有蜡图案的所有A4滤纸放置到平板加热器或烘箱中，在60-150°C摄氏度下加热0. 5-2分钟。使蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙(原理如附图U)。(10)采用丝网印刷方法，按照步骤(2)中的阵列工作电极批量印刷图案，将阵列工作电极印刷到步骤(9)中得到的滤纸C上。(11)采用丝网印刷方法，按照步骤(3)中的参比电极批量印刷图案，将参比电极印刷到步骤(9)中得到的滤纸B上。(12)采用丝网印刷方法，按照步骤(4)中的对电极批量印刷图案，将对电极印刷到步骤(11)中得到的滤纸B上。(13)将步骤(10)中制备的滤纸C放入喷墨打印机中。按照步骤(5)中的辣根过氧化物酶批量打印图案，将辣根过氧化物酶墨打印到步骤(10)中滤纸C的无工作电极面上。(14)将步骤(13)中制备的滤纸C放入喷墨打印机中。按照步骤(6)中的氧化酶批量打印图案，依次将四种氧化酶墨分别打印到步骤(13)中滤纸C的无工作电极面上。(15)对步骤(9)中制备的滤纸A、步骤(12)中制备的滤纸B、步骤(14)中制备的滤纸C沿蜡图案外边缘进行裁剪，分别得到滤纸片A (样式如附图12所示)，滤纸片B (样式如附图13所示)，滤纸片C(样式如附图14所示)。(16)取普通双面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(15)中滤纸片相同大小的双面胶带片A。然后，在相应位置抠四个孔，孔的大小与滤纸片A中纸通道宽度一致，四个孔分别对应滤纸片A中四个纸通道的末端(样式如附图15所示)。(17)通过步骤(16)中得到的双面胶带片A，将滤纸片A与滤纸片B粘合在一起(堆叠方式如附图16所示)。(18)取普通双面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(15)中滤纸片相同大小的双面胶带片B。然后，在相应位置抠十六个孔，孔的大小与滤纸片B中纸通道宽度一致，十六个孔分别对应滤纸片C中十六个电化学检测孔(样式同附图14)。(19)通过步骤(16)中得到的双面胶带片B，将步骤(17)中得到多层滤纸片与滤纸片C粘合在一起(堆叠方式如附图16所示)。(20)取普通单面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(15)中滤纸片相同大小的单面胶带片。然后，在中心位置抠一个孔，孔的大小、位置与滤纸片A中纸通道宽度一致(样式如附图17所示)。(21)将步骤(20)中得到的单面胶带片贴到步骤(19)中多层滤纸片的滤纸片A上，得到的电化学三维微流控纸芯片(堆叠方式如附图16所示)。(22)在计算机上设计电化学三维微流控纸芯片夹的导线雕刻图案(样式如附图18所示)。(23)利用电路板雕刻机，按照步骤(22)中设计的图案，雕刻制备电化学三维微流控纸芯片夹。电化学三维微流控纸芯片夹用于连接电化学三维微流控纸芯片与电化学工作站。所设计的滤纸片A的疏水蜡图案特征如附图12所示，其中黑色部分是疏水区，白色部分是亲水纸通道，通道宽度为1. 0 4. 0 mm ;通道长度为15 mnT60 mm。所设计的滤纸片B的疏水蜡图案特征如附图13所示，其中黑色部分是疏水区，白色部分是亲水纸通道，通道宽度与滤纸片A中的通道宽度相同；通道长度为6 mnT24 _。另夕卜，滤纸片B两端各露出一个电极接头，用于将印刷的参比电极与对电极连接到电化学工作站中。所设计的滤纸片C的疏水蜡图案特征如附图14所示，其中黑色部分是疏水区，白色部分是亲水电化学检测孔，每个孔的直径相同，直径为2. (T8. 0 mm。所设计的双面胶带片A的特征如附图15所示，其中黑色部分表示胶带，白色部分表示抠掉的孔，孔直径与滤纸片A中的通道宽度相同。所设计的双面胶带片B的特征如附图14所示，其中黑色部分表示胶带，白色部分表示抠掉的孔，孔直径与滤纸片B中的通道宽度相同。所设计的单面胶带片的特征如附图17所示，其中黑色部分表示胶带，白色部分表示抠掉的孔，孔直径与滤纸片A中的通道宽度相同。所述的电化学三维微流控纸芯片，其特征是纸芯片总尺寸为25.0 mmX30.0mnTlOO. 0 mmX120. 0 mm。所述的电化学三维微流控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种操作简单、低成本、多通道的电化学三维微流控纸芯片的制备方法，其特征是包括以下步骤：在计算机上设计电化学三维微流控纸芯片的三个疏水蜡批量打印图案，分别为蜡批量打印图案A，蜡批量打印图案B，蜡批量打印图案C；在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的阵列工作电极批量印刷图案；在计算机上设计与蜡批量打印图案B对应的参比电极批量印刷图案；在计算机上设计与疏水蜡图案B对应的对电极批量印刷图案；在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的辣根过氧化物酶批量打印图案；在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的氧化酶批量打印图案，一种氧化酶批量打印图案仅用来打印一种氧化酶；将滤纸剪裁成三张打印机所需的常用A4大小的滤纸；将步骤(1.7)中的裁好的A4滤纸放置到喷蜡打印机中，将步骤(1)中的设计的三个疏水蜡批量打印图案打印到步骤(1.7)中的三张A4滤纸上，分别得到滤纸A，滤纸B，滤纸C；将步骤(1.8)中带有蜡图案的所有A4滤纸放置到平板加热器或烘箱中，在60?150℃摄氏度下加热0.5?2分钟；采用丝网印刷方法，按照步骤(1.2)中的阵列工作电极批量印刷图案，将阵列工作电极印刷到步骤(1.9)中得到的滤纸C上；采用丝网印刷方法，按照步骤(1.3)中的参比电极批量印刷图案，将参比电极印刷到步骤(1.9)中得到的滤纸B上；采用丝网印刷方法，按照步骤(1.4)中的对电极批量印刷图案，将对电极印刷到步骤(1.11)中得到的滤纸B上；将步骤(10)中制备的滤纸C放入喷墨打印机中，按照步骤(5)中的辣根过氧化物酶批量打印图案，将辣根过氧化物酶墨打印到步骤(10)中滤纸C的无工作电极面上；将步骤(13)中制备的滤纸C放入喷墨打印机中，按照步骤(6)中的氧化酶批量打印图案，依次将四种氧化酶墨分别打印到步骤(13)?中滤纸C的无工作电极面上；对步骤(1.9)?中制备的滤纸A、步骤(1.12)中制备的滤纸B、步骤?(1.14)中制备的滤纸C沿蜡图案外边缘进行裁剪，分别得到滤纸片A，滤纸片B，滤纸片C；取普通双面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(1.15)中滤纸片相同大小的双面胶带片A，然后，在相应位置抠四个孔，孔的大小与滤纸片A中纸通道宽度一致，四个孔分别对应滤纸片A中四个纸通道的末端；通过步骤(1.16)中得到的双面胶带片A，将滤纸片A与滤纸片B粘合在一起；取普通双面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(1.15)中滤纸片相同大小的双面胶带片B，然后，在相应位置抠十六个孔，孔的大小与滤纸片B中纸通道宽度一致，十六个孔分别对应滤纸片C中十六个电化学检测孔；通过步骤(1.16)中得到的双面胶带片B，将步骤(1.17)中得到多层滤纸片与滤纸片C粘合在一起；取普通单面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(1.15)中滤纸片相同大小的单面胶带片，然后，在中心位置抠一个孔，孔的大小、位置与滤纸片A中纸通道宽度一致；将步骤(1.20)中得到的单面胶带片贴到步骤(1.19)中多层滤纸片的滤纸片A上，得到的电化学三维微流控纸芯片；在计算机上设计电化学三维微流控纸芯片夹的导线雕刻图案；利用电路板雕刻机，按照步骤(1.22)中设计的图案，雕刻制备电化学三维微流控纸芯片夹，电化学三维微流控纸芯片夹用于连接电化学三维微流控纸芯片与电化学工作站。...
【技术特征摘要】
1.一种操作简单、低成本、多通道的电化学三维微流控纸芯片的制备方法，其特征是包括以下步骤在计算机上设计电化学三维微流控纸芯片的三个疏水蜡批量打印图案，分别为蜡批量打印图案A，蜡批量打印图案B，蜡批量打印图案C ;在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的阵列工作电极批量印刷图案；在计算机上设计与蜡批量打印图案B对应的参比电极批量印刷图案；在计算机上设计与疏水蜡图案B对应的对电极批量印刷图案；在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的辣根过氧化物酶批量打印图案；在计算机上设计与蜡批量打印图案C匹配的氧化酶批量打印图案，一种氧化酶批量打印图案仅用来打印一种氧化酶；将滤纸剪裁成三张打印机所需的常用A4大小的滤纸；将步骤(1.7)中的裁好的A4滤纸放置到喷蜡打印机中，将步骤(I)中的设计的三个疏水蜡批量打印图案打印到步骤(1.7)中的三张A4滤纸上，分别得到滤纸A，滤纸B，滤纸C ;将步骤(1. 8)中带有蜡图案的所有A4滤纸放置到平板加热器或烘箱中，在60-150°C摄氏度下加热O. 5-2分钟；采用丝网印刷方法，按照步骤(1.2)中的阵列工作电极批量印刷图案，将阵列工作电极印刷到步骤(1. 9)中得到的滤纸C上；采用丝网印刷方法，按照步骤(1.3)中的参比电极批量印刷图案，将参比电极印刷到步骤(1.9)中得到的滤纸B上；采用丝网印刷方法，按照步骤(1.4)中的对电极批量印刷图案，将对电极印刷到步骤 (1. 11)中得到的滤纸B上；将步骤(10)中制备的滤纸C放入喷墨打印机中，按照步骤(5)中的辣根过氧化物酶批量打印图案，将辣根过氧化物酶墨打印到步骤(10)中滤纸C的无工作电极面上；将步骤(13)中制备的滤纸C放入喷墨打印机中，按照步骤(6)中的氧化酶批量打印图案，依次将四种氧化酶墨分别打印到步骤(13)中滤纸C的无工作电极面上；对步骤(1.9)中制备的滤纸A、步骤(1. 12)中制备的滤纸B、步骤(1. 14)中制备的滤纸C沿蜡图案外边缘进行裁剪，分别得到滤纸片A，滤纸片B，滤纸片C ；取普通双面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(1.15)中滤纸片相同大小的双面胶带片A， 然后，在相应位置抠四个孔，孔的大小与滤纸片A中纸通道宽度一致，四个孔分别对应滤纸片A中四个纸通道的末端；通过步骤(1. 16)中得到的双面胶带片A，将滤纸片A与滤纸片B粘合在一起；取普通双面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(1.15)中滤纸片相同大小的双面胶带片B， 然后，在相应位置抠十六个孔，孔的大小与滤纸片B中纸通道宽度一致，十六个孔分别对应滤纸片C中十六个电化学检测孔；通过步骤(1. 16)中得到的双面胶带片B，将步骤(1. 17)中得到多层滤纸片与滤纸片C 粘合在一起；取普通单面塑料胶带，将其裁剪成与步骤(1.15)中滤纸片相同大小的单面胶带片，然后，在中心位置抠一个孔，孔的大小、位置与滤纸片A中纸通道宽度一致；将步骤(1.20)中得到的单面胶带片贴到步骤(1. 19)中多层滤纸片的滤纸片A上，得到的电化学三维微流控纸芯片；在计算机上设计电化学三维微流控纸芯片夹的导线雕刻图案；利用电路板雕刻机，按照步骤(1.22)中设计的图案，雕刻制备电化学三维微流控纸芯片夹，电化学三维微流控纸芯片夹用于连接电化学三维微流控纸芯片与电化学工作站。2.本发明所述电化学三维微流控纸芯片的现场即时检测包括以下步骤将电化学三维微流控纸芯片中滤纸片B的参比电极接头与便携式电化学工作站的参比电极导线相连，将电化学三维微流控纸芯片中滤纸片B的对电极接头与便携式电化学工作站的对电极导线相连；将电化学三维微流控纸芯片用电化学三维微流控纸芯片夹夹住，将电路板B上的十六铜手指插入十六铜手指插槽中，该插槽通过多路复用器与便携式电化学工作站的工作电极导线相连；将稀释后的样品溶液连续滴加到电化...
【专利技术属性】
技术研发人员：于京华，葛磊，王盼盼，颜梅，葛慎光，张彦，楚成超，李伟平，苏敏，王衍虎，臧德进，闫纪宪，王少伟，王寿梅，张萌，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：
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