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微流控纸芯片分析的应用

微流控纸芯片是近几年发展的一种新型微流控芯片。它用纸张作为基底代替硅、玻璃、高聚物等材料,通过各种加工技术,在纸上加工出具有一定结构的亲/疏水微细通道网络及相关分析器件,构建“纸上微型实验室”,也称微流控纸分析器件。自2007年Whitesiders组首次提出μPADs概念后,十年来微流控纸芯片分析技术得到了迅猛发展。

微流控纸芯片

微流控纸芯片已被广泛应用于健康检测、环境监测和食品安全控制等不同的领域。

一、临床诊断

       在疾病诊疗的过程中,早期诊断对于成功治疗疾病起着至关重要的作用。纸芯片为早期诊断治疗提供一个分析平台。到目前为止,纸芯片已经用于尿液、唾液以及血液中多种分析物的检测,如葡萄糖、蛋白质、尿酸、乳酸、亚硝酸根、酮类、胆固醇、DNA等的分析检测。Whitesides等研制了一种自组装多功能纸芯片,经指尖刺血供样品后,实现了全血中的碱性磷酸酶和天冬氨酸氨基转移酶两种肝功能酶以及全血清蛋白的快速检测。

       此外Whitesides小组利用SU-8光胶光刻的方法制作孔板型纸芯片,应用于免疫分析测定癌症标记物。白鹏小组用光刻法制作滤纸微孔板,并在其上负载修饰后的SiO2微球以提高其吸附蛋白质的能力,基于此建立了间接酶联免疫吸附法测定羊控兔免疫球蛋白的方法。

二、食品质量控制

       近年来,食品安全已成为全世界关注的热点。人们对食品安全检测技术提出了更高的要求,尤其需要发展快捷、准确且灵敏的检测方法。纸芯片传感器在食品安全检测领域正发挥着重要的作用。

Hossain等研制了一种基于对乙酰胆碱酯酶生物活性抑制原理的侧向层析生物纸芯片,用于饮料喝食品中农药残留的快速检测。Nie等通过喷墨打印以及丝网印刷法研制了三电极体系的纸芯片,并以市售的快速血糖仪作为检测器,快速定量检测水中的乙醇,其线性检测范围0.1~3mM。He等将研制的纸芯片用于血燕中N02 -的快速检测,检测结果与离子色谱法相一致。

三、环境监测

       环境问题是当今国际社会的普遍问题。重金属离子污染对人体健康及动植物的生长和生存都有很大危害。Apilux等研制了一种检测重金属离子的微流控纸芯片,利用电化学和比色检测法相结合的二元检测技术,同时定量检测工业废水中金离子和铁离子含量。

随着水体污染和富营养化程度的加剧,淡水湖泊发生水华蓝藻。Wang等报道了一种基于竞争免疫分析的纸芯片,该纸芯片修饰有碳纳米管,采用电化学方法检测水中的微囊藻毒素,检测限为0.6ng.ml-1

 微流控

作为一种新颖的分析测试微器件,微流控纸芯片在过去的10年中得到了迅速的发展,在纸芯片的加工、纸上微流体的操控、待测物的检测等方面,取得了一批突破性的成果,而纸芯片在疾病诊断、食品检测、环境检测等领域的初步应用成果,已经给人们展示出其巨大的发展前景。



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