本發(fā)明涉及微流控檢測領(lǐng)域，尤其是涉及提升紙基微流道流體傳輸速率的方法及紙基微流控芯片。

背景技術(shù)：

1、微流控裝置(microfluidic?device)是一種在微米尺度上操控流體的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。紙張具有多種理想的特性，例如對液體的高親和力、吸收液體時(shí)膨脹、良好的生物相容性和生物降解性。紙基微流控裝置可以利用紙張固有的芯吸能力來驅(qū)動液體流動，從而無需外部泵送。與傳統(tǒng)硅基、玻璃基或pdms基微流體裝置相比，紙基微流控裝置的加工制備也更為便捷。微流體紙基分析裝置(μpad)已被開發(fā)用于多種應(yīng)用

2、紙基微流控裝置可以利用內(nèi)部微流道的毛細(xì)作用使樣品無需借助外力便自驅(qū)動的到達(dá)反應(yīng)區(qū)。然而，當(dāng)液體粘度較大時(shí)，由于微流道的毛細(xì)作用力較弱，液體流速緩慢，液體達(dá)到反應(yīng)區(qū)域需要花費(fèi)很長時(shí)間。過長的流動時(shí)間會導(dǎo)致液體運(yùn)輸過程因蒸發(fā)而干燥損失，這些因素加上紙基質(zhì)內(nèi)的樣品保留會降低μpad的功效，從而增加檢測周期，降低靈敏度，液體長期暴露于環(huán)境中還會增加受環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。對于重組酶聚合酶擴(kuò)增(rpa)檢測而言，一般需要在激活液中加入聚合物聚集劑，例如最常見的聚乙二醇(peg)用于增加酶的活性提高反應(yīng)效率。然而聚合物聚集劑具有較大粘性，這使得激活液在微流道的傳輸速率進(jìn)一步減緩，這限制了紙基微流控裝置在rpa檢測的開發(fā)應(yīng)用。

3、因此，如何增強(qiáng)紙基微流道中流體傳輸速率，以滿足快速運(yùn)輸高粘度液體的檢測需要是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于解決傳統(tǒng)紙基微流控芯片難以快速運(yùn)輸高粘度液體的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┮环N提升紙基微流道流體傳輸速率的方法及紙基微流控芯片。

3、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N提升紙基微流控芯片中紙基微流道流體傳輸速率的方法，包括以下步驟：

4、s1、對紙基微流道進(jìn)行氧等離子處理2～6min；

5、s2、在所述氧等離子處理后的紙基微流道中添加濃度為1％～17％的pvp溶液，干燥后得到流體傳輸速率提升的紙基微流道。

6、進(jìn)一步具體的，所述氧等離子處理過程中，處理功率為100w，頻率為13.65mhz。

7、進(jìn)一步具體的，所述氧等離子處理時(shí)間為4min。

8、進(jìn)一步具體的，所述pvp溶液濃度為13％。

9、進(jìn)一步具體的，所述紙基微流道的材料選自打印紙、色譜紙、濾紙、硝酸纖維素紙中的任意一種。

10、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N紙基微流控芯片，包括經(jīng)上述方法處理的紙基微流道。

11、進(jìn)一步具體的，還包括疏水區(qū)域，所述疏水區(qū)域由蠟、akd、pdms、ots中的任意一種材料制成。

12、進(jìn)一步具體的，所述紙基微流道的一端連接于樣品添加區(qū)，另一端連接于反應(yīng)區(qū)。

13、進(jìn)一步具體的，所述紙基微流道還連接于底物儲存區(qū)、反應(yīng)區(qū)、顯色區(qū)、緩沖溶液存儲區(qū)、廢液存儲區(qū)中的任意一種或幾種區(qū)域。

14、第三方面，本申請還提供上述紙基微流控芯片在rpa檢測的應(yīng)用。

15、本申請?zhí)峁┑奶嵘埢⒘鞯懒黧w傳輸速率的方法首先利用氧等離子轟擊紙基微流道表面，使紙纖維粗糙化(如圖1所示，紙纖維經(jīng)氧等離子處理4min后粗化程度明顯提高)，同時(shí)大幅增加紙纖維的羥基數(shù)量，再加入適量pvp溶液，利用紙纖維表面豐富的羥基與pvp固定結(jié)合，得到表面固定有pvp的紙基微流道。經(jīng)該方法處理后的紙基微流道具有更高的流體傳輸速率，尤其適用于rpa檢測中的高粘度激活液。

16、本申請?zhí)嵘黧w傳輸速率的原理為：處理后的紙基微流道表面結(jié)合了pvp高分子，利用pvp分子中豐富的-c＝o基團(tuán)與樣品中較高粘度的聚合物聚集劑(peg)形成氫鍵，借助氫鍵的形成力增加高粘度液體的傳輸速率。pvp分子中的酰胺基團(tuán)(-c＝o和c-n)具有氫鍵的接受能力，能夠與高粘度液體中的其他分子(如peg)的氫鍵供體(例如peg分子中的-oh基團(tuán))發(fā)生氫鍵相互作用。同時(shí)pvp和peg都是極性高分子，pvp具有極性酰胺結(jié)構(gòu)，而peg具有-oh羥基，這兩者的極性相似。同時(shí)，pvp和peg均具有較長的鏈結(jié)構(gòu)，具有一定的分子鏈結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性，它們的分子鏈會交織在一起或形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而增大它們的相容性。pvp和peg之間的相容性使得液體更易在紙張表面移動。通過這種分子層面的相互作用，可以減少液體在紙張通道中的粘滯力和阻力，從而加速高粘度液體的運(yùn)輸速度。

17、本申請的有益效果是：

18、本申請利用氧等離子處理紙基微流道表面，并在處理后的微流道表面固定適量pvp材料，利用pvp材料與紙纖維對高粘度液體的協(xié)同驅(qū)動力顯著提高傳輸速率。特別是對于rpa檢測中的高粘度激活液，這種方法可以有效加速樣品的運(yùn)輸，提升300％的傳輸速率。更具效率的傳輸可以減少液體蒸發(fā)損耗，獲得更穩(wěn)定的檢測結(jié)果。

技術(shù)特征：

1.一種用于提升紙基微流控芯片中紙基微流道流體傳輸速率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧等離子處理過程中，處理功率為100w，頻率為13.65mhz。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述氧等離子處理時(shí)間為4min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述pvp溶液濃度為13％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述紙基微流道的材料選自打印紙、色譜紙、濾紙、硝酸纖維素紙中的任意一種。

6.一種紙基微流控芯片，其特征在于，包含經(jīng)權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述方法處理的紙基微流道。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紙基微流控芯片，其特征在于，還包括疏水區(qū)域，所述疏水區(qū)域由蠟、akd、pdms、ots中的任意一種材料制成。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紙基微流控芯片，其特征在于，所述紙基微流道的一端連接于樣品添加區(qū)，另一端連接于反應(yīng)區(qū)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紙基微流控芯片，其特征在于，所述紙基微流道還連接于底物儲存區(qū)、反應(yīng)區(qū)、顯色區(qū)、緩沖溶液存儲區(qū)、廢液存儲區(qū)中的任意一種或幾種區(qū)域。

10.根據(jù)權(quán)利要求6～8任意一項(xiàng)所述的紙基微流控芯片在rpa檢測的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種提升紙基微流道流體傳輸速率的方法及紙基微流控芯片，提升紙基微流控芯片中紙基微流道流體傳輸速率的方法包括以下步驟：S1、對紙基微流道進(jìn)行氧等離子處理2～6min；S2、在所述氧等離子處理后的紙基微流道中添加濃度為1％～17％的PVP溶液，干燥后得到流體傳輸速率提升的紙基微流道。本申請通過在紙基微流道表面引入PVP分子，從而為高粘度液體的流體傳輸增加氫鍵作用力，通過氫鍵作用力與毛細(xì)力的協(xié)同作用增加高粘度液體的傳輸速率，能夠大幅提升紙基微流控芯片的RPA檢測效率。

技術(shù)研發(fā)人員：宋鵬飛,林永義,孫繼鴻
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西交利物浦大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22