微流控纸芯片专利技术综述
栏目:企业动态 发布时间:2020-08-31 08:18
微流控(Microfluidics)是一种正在微米标准上操作、把持流体的身手。微流控芯片是微流控身手告竣的平台。通过认识仪器的集成化、微型化,可把试验室中的认识仪器功效集成到几个平...

  微流控(Microfluidics)是一种正在微米标准上操作、把持流体的身手。微流控芯片是微流控身手告竣的平台。通过认识仪器的集成化、微型化,可把试验室中的认识仪器功效集成到几个平方厘米巨细的芯片上。守旧的微流控芯片紧要以玻璃、 硅片、高聚物等质料行动基底,以微通道为收集,将微泵、微阀、微电极、微响应器、检测元件等功效器件像集成电途相似集成正在微芯片上。

  纸基微流控芯片即“微流控纸认识器件”(microfluidic paper-based analytical devices, PADs)的观点,通过种种微细加工身手,正在滤纸上修筑流体通道收集及相干认识器件,筑树“纸上微型试验室”(lab-on-paper)。PADs将滤纸低价易得、生物相容性好等特质与微流控芯片的守旧上风相连接,曾经提出就惹起了通常的合怀。

  纸基微流控芯片希奇适于筑制“用后即弃”的一次性认识传感器,具有壮大的运用潜力。

  纸芯片的加工身手,除了光刻等守旧的微电子加工身手除外,还搜罗纸质的惯例加工工艺,如印刷身手等。滤纸的加工格式富厚,与微流控芯片的身手需求相连接,酿成了许众区别于守旧微流控芯片加工法子的独间谍艺。

  纸芯片得以告竣流体把持和认识检测的条件,是正在滤纸基底上酿成亲/疏水通道收集。基片加工身手从疏水物质与滤纸的连接格式上,可分为物理吸附与化学连接;从疏水质料的分拨和统治法子上,可分为光刻、等离子体统治、印刷、画图、激光刻蚀;还可按照对滤纸自己的统治,分为裁切、叠加、雕塑、粘贴等身手。正在纸芯片的加工历程中,时时需求对统一纸基实行分别的加工身手连接统治。越发是三维纸芯片,正在实行了外貌疏水区域的图案化之后,还需求将众片纸基质裁切、叠加、打孔、粘贴,以酿成三维标准上的微流控通道。

  微流控纸芯片的检测身手搜罗比色法、化学发光法、荧光检测、电化学发光法、电化学法、外貌加强拉曼光谱等。

  比色认识法以认识物和底物之间的显色响应为本原,通过斗劲或丈量有色产品的颜色转变或颜色强度来定性或定量检测待测组分。

  化学发光法是凭借响应历程中某偶尔刻的化学发光强度来定量的一种认识门径,当被测物接触到检测区时,形成昭着的发光成就。

  荧光认识法是诈欺荧光物质经饱舞光映照所发出的荧光对其实行定性或定量认识的门径,纸基中恐怕存正在的增白剂对检测会酿成肯定搅扰,但荧光认识自己仍具有很高的实用性。纸基微流控芯片的荧光检测经常与生物亲和吸附效用连接。

  电化学发光又称电致化学发光,采用电化学发光法实行认识物检测的微流控芯片,正在检测区需求修筑电极体例,经常采用丝网印刷或电子束蒸发、光刻法等身手形成三电极体例,并负载化学发光试剂,通过施加肯定电压,待测物与发光试剂产生电化学发光响应,得回发光信号后,可由信号强度取得待测物浓度。电化学法同样是正在纸基上修筑三电极体例,运用伏安法等简直检测门径检测样品中待测物的含量。

  电化学检测是以电极为传感器,将待测组分的化学信号转化为电信号来实行测定的门径,相较于光学检测身手,该门径所受的布景搅扰更小,敏捷度更高。

  外貌加强拉曼散射(SERS)是指吸附正在粗疏金属外貌或胶质金属颗粒上样品的拉曼信号放大征象。滤纸因其微米级的粗疏度和众孔纤维构造,老手动金属纳米粒子的负载基底时,出现出较大的卓越性。

  本文通过非专利库、专利库检索得回常用的中英文检索词,正在CNABS、CNTXT、DWPI中修筑检索式实行检索,数据截止到2016年6月,得回的一切500篇旁边专利文献实行人工筛选和标引。

  可能看出,中邦与天下申请量的年趋向根基趋同,正在2008年之前慢慢兴盛,2008 年之后神速擢升。这是由于真正的微流控纸芯片行动一个独立的观点正在2007年才被提出。正在此前的微流控芯片中固然也用到了纸,然而紧要行动流体驱动器件,或是通俗的基片。真正的纸基纸芯片,是正在纸质基片上加工出疏水区和亲水通道。

  本规模的紧要申请人会合正在高校和科研院所。此中,本规模本原专利的申请人哈梵学院和莫纳什大学均未正在微流控纸芯片规模实行大方组织。注释现时微流控纸芯片规模的物业化水平较低,还阻滞正在试验室阶段。这恐怕是由于微流控纸芯片正在本钱和机能之间还没有博得一个较好的均衡,正在操作机能,集成度上无法与守旧的微加工硅片基、玻璃基、高聚物基或金属基的微流控芯片比赛。相关于通俗的试纸认识身手也无法酿成周密的上风。

  从上图可能看出,纸芯片的主流统治身手仍为喷蜡打印。这是纸芯片的定位决意的。纸自己属于低价的质料,而工业用的疏水蜡的本钱相关于纸更是可能忽视不计。蜡印加工步伐简陋,仅需安排图案,喷蜡打印然后烘烤即可酿成制品的二维纸芯片。固然蜡印存正在图案化不足准确的题目,但其本钱上风壮大,与纸芯片的固有上风连接坚韧。以目前的微流控纸芯片的兴盛趋向来看,蜡印仍是一种有出息的基片加工门径。

  可能看出,比色法检测为紧要的纸芯片检测门径,恐怕由于比色法的响应要求较为简陋,也不需求格外的检测筑筑,仅需求将显色试剂负载于纸上,肉眼或通俗的相机即可实行认识。比色法也是守旧的试纸检测中常用的检测门径,与纸基的适当性特地好。电化学法、荧光法、电化学发光法正在纸芯片检测门径中也霸占厉重位子。此中,电化学法与电化学发光法是微流控规模惯例的检测门径,当纸基引入微流控规模时,也沿用了这些检测法子。荧光法、化学发光法、外貌加强拉曼光谱属于守旧的认识检测身手正在纸芯片规模中的新运用,均具有敏捷度高、检测限低的特质,此中化学发光法因为筑筑简陋,更易微型化、集成化,正在微流控纸芯片检测中的运用日益增加。

  大方的合于纸基微流控芯片的新的加工身手和运用,以身手文献而非专利的方法发现,这也从一个侧面注释了纸基微流控芯片的大范围物业化运用还不可熟。现时的纸基微流控芯片仅为微流控身手的一个非紧要分支,但纸基行动一种低价、易加工的众孔亲水质料,正在微流控质料中有着不行替换的位子,跟着新的加工工艺的发展,以及检测精度的抬高,纸基微流控芯片将会有更宏大的前景。