基于手持式電暈處理器制作微流控紙芯片并進(jìn)行流體操控的研究.pdf

1、微流控紙分析器件（microfluidic paper-based analytical devices，μPADs）又稱微流控紙芯片(microfluidic paper-based chip)，它用紙作為基底，通過各種加工技術(shù)形成平面或三維立體親/疏水微通道網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)分析器件。μPADs可應(yīng)用于臨床診斷、食品質(zhì)量控制、環(huán)境檢測等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)分析技術(shù)的低成本化、微型化、集成化、便攜化、自動(dòng)化和大眾化，是一種新穎的微流控分析技術(shù)。然而，μ

2、PADs目前還處于研究初期，很多方面包括微加工技術(shù)、流體的操控等還需進(jìn)一步的完善。
　　手持式電暈處理器具備瞬時(shí)處理的功能，已被用于傳統(tǒng)微流控芯片的封合和微通道內(nèi)表面改性。本文旨在研究建立一種采用手持式電暈處理器制作微流控紙芯片的新方法;研究建立紙芯片內(nèi)流體操控的新技術(shù)。全文共分兩章:
　　第一章，綜述了微流控紙芯片的研究進(jìn)展及電暈處理在微流控芯片加工中的應(yīng)用。首先，綜述了目前文獻(xiàn)已報(bào)道的微流控紙芯片加工技術(shù)。二維紙芯片加工

3、技術(shù)主要包括紫外光刻、蠟印、等離子體處理、噴墨打印、噴墨刻蝕、繪圖、絲網(wǎng)印刷、柔印、激光處理、融蠟浸透等，通過這些技術(shù)形成平面親，疏水微通道網(wǎng)絡(luò);在二維紙芯片的基礎(chǔ)之上，通過疊加法和折紙法形成三維立體親-疏水微通道網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建三維紙芯片。其次，綜述了紙芯片在臨床診斷、食品質(zhì)量控制、環(huán)境檢測和其他方面的應(yīng)用。最后，綜述了電暈處理在微流控芯片加工中的應(yīng)用，主要包括在芯片的封合和微通道內(nèi)表面改性等方面的應(yīng)用。
　　第二章，研究建立了一種采

4、用手持式電暈處理器快速制作微流控紙芯片的新方法以及紙芯片內(nèi)流體操控的新技術(shù)。首先，在濾紙纖維素表面自組裝十八烷基三氯硅烷(OTS)單分子層，濾紙由親水變疏水，然后在模具的保護(hù)下區(qū)域選擇性電暈處理降解OTS，形成親水性微通道和微反應(yīng)區(qū)?？疾炝巳N標(biāo)配電極的電暈處理效果，發(fā)現(xiàn)頂針電極具有強(qiáng)的靈活性和可操作性，適用于構(gòu)建紙芯片的各種親水圖案。采用頂針電極，固定輸出電壓，考察了電暈處理時(shí)間對親水性能的影響，研究結(jié)果表明，單位面積（每平方厘米）的

5、OTS-濾紙，其接觸角隨處理時(shí)間的增加而下降直至0°，親水深度（指濾紙表層至內(nèi)層的縱向深度）隨處理時(shí)間增加而增加直至最大值約50μm。用X射線光電子能譜(XPS)和衰減全反射傅里葉變換紅外光譜（ATR-FT-IR）對濾紙表層進(jìn)行表征，探究了電暈處理前后濾紙親疏水性轉(zhuǎn)換的機(jī)理。制得的紙芯片在干燥條件下可穩(wěn)定儲(chǔ)存一個(gè)月（其接觸角基本不變）。將用本方法制得的紙芯片用于實(shí)際唾液樣品中亞硝酸鹽含量的定量檢測，結(jié)果與離子色譜法相一致。同時(shí)，利用手持