[發(fā)明專利]紙芯片及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310418855.1
• 申請(qǐng)日: 2013-09-13
• 公開（公告）號(hào): CN103437240A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李敬;陳朝貴;張曉偉;汪爾康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): D21H17/37
• 分類號(hào): D21H17/37;B01L3/00;G03F7/004;G03F7/027
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種紙芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

微流控芯片技術(shù)是把生物、化學(xué)和醫(yī)學(xué)分析過程中的樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動(dòng)完成分析全過程。芯片是微流控芯片技術(shù)的核心內(nèi)容，傳統(tǒng)的微流控分析芯片的基底材料包括硅材料、玻璃石英和有機(jī)聚合物，加工方法有光刻法、模塑法和熱壓法等。從基底材料上來說，“紙”作為分析平臺(tái)的基底具有成本低廉、適用性強(qiáng)、生物可降解和化學(xué)性能良好等優(yōu)點(diǎn)，其已被廣泛地應(yīng)用于各種分析體系。比起傳統(tǒng)的微流控分析芯片，紙芯片分析平臺(tái)無需外置的流體泵設(shè)備或復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)，可以通過紙纖維的毛細(xì)作用來達(dá)到樣品進(jìn)樣和傳遞的目的。并且，紙芯片以紙作為載體，可以快速而簡(jiǎn)單地進(jìn)行化學(xué)功能化修飾，適用于大批量的生產(chǎn)，因此其備受人們的關(guān)注。

一般來說，紙芯片的制作需要事先將一種固態(tài)的基材填充在紙纖維的內(nèi)部空隙，然后在紙質(zhì)基底上通過光刻圖案化劃出相應(yīng)的疏水和親水的區(qū)域。目前，最常用的方法是采用型號(hào)為SU-8的光敏膠作為固定基材，結(jié)合光刻的工藝來進(jìn)行紙芯片的制備。

但是，由于所采用的SU-8光敏膠的毒性較高，極大地限制了紙芯片在紙基傳感分析平臺(tái)（μpad）的進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用。因此，建立一種對(duì)環(huán)境友好的紙芯片的制備方法極為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種紙芯片及其制備方法，本發(fā)明提供的紙芯片的制備方法具有較好的環(huán)境友好性。

本發(fā)明提供一種紙芯片的制備方法，包括以下步驟：

A）將濾紙片在預(yù)聚液中進(jìn)行浸潤(rùn)，所述預(yù)聚液為預(yù)聚體和光引發(fā)劑的混合物，所述預(yù)聚體包含丙烯酸功能團(tuán)或甲基丙烯酸功能團(tuán)，所述光引發(fā)劑為光激發(fā)可產(chǎn)生苯羰基自由基的光引發(fā)劑；

B）將浸潤(rùn)后的濾紙片表面覆蓋有預(yù)設(shè)圖案的光刻掩模，然后置于紫外光下進(jìn)行曝光；

C）將曝光后的濾紙片用甲醇進(jìn)行清洗，得到紙芯片。

優(yōu)選的，所述預(yù)聚體為聚乙二醇二丙烯酸酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。

優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-丙基-1-丙酮。

優(yōu)選的，所述預(yù)聚液中，所述預(yù)聚體與光引發(fā)劑的體積比為（5～20）：1。

優(yōu)選的，所述濾紙片的厚度為0.1mm～0.5mm。

優(yōu)選的，所述紫外光的波長(zhǎng)為365nm，所述紫外光的強(qiáng)度為15mJ/cm²，所述曝光的時(shí)間為2s～5s。

優(yōu)選的，所述步驟B）具體為：在浸潤(rùn)后的濾紙片表面覆蓋有預(yù)設(shè)圖案的光刻掩模，同時(shí)在所述濾紙片的下方墊上黑色紙片，然后置于紫外光下進(jìn)行曝光。

本發(fā)明還提供一種紙芯片，其由上文所述的制備方法制得。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以預(yù)聚體和光引發(fā)劑的混合物為預(yù)聚液，所述預(yù)聚體包含丙烯酸功能團(tuán)或甲基丙烯酸功能團(tuán)，所述光引發(fā)劑為光激發(fā)可產(chǎn)生苯羰基自由基的光引發(fā)劑，將濾紙片在所述預(yù)聚液中浸潤(rùn)，然后將有預(yù)設(shè)圖案的光刻掩模覆蓋在浸潤(rùn)后的濾紙片表面，再在紫外光下曝光，最后用甲醇清洗曝光后的濾紙片，得到紙芯片。在本發(fā)明中，濾紙片被預(yù)聚液浸潤(rùn)，曝光時(shí)，光引發(fā)劑在紫外光的照射下產(chǎn)生苯羰基自由基，并在極短的時(shí)間內(nèi)快速引發(fā)包含丙烯酸功能團(tuán)或甲基丙烯酸功能團(tuán)的預(yù)聚體交聯(lián)聚合，生成固態(tài)聚合物。形成的固態(tài)聚合物能夠填充到紙基底的內(nèi)部空隙，使得水相溶液無法自由的通過毛細(xì)作用流動(dòng)。在不同圖案的光刻掩模的保護(hù)下，未被曝光聚合的預(yù)聚液可以很容易地被甲醇洗掉，從而形成具有不同形狀的親水區(qū)域的紙芯片。本發(fā)明將環(huán)境友好且生物相容性較好的預(yù)聚體同光引發(fā)劑混合配制成預(yù)聚液，代替毒性較高的SU-8光敏膠作為固定基材，結(jié)合掩膜光刻技術(shù)高精度的特點(diǎn)，從而發(fā)展了一種環(huán)境友好的紙芯片及其制備方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的紙芯片的制作流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例制備的Cu離子檢測(cè)試紙及其檢測(cè)結(jié)果；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的紙芯片A的光學(xué)照片；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的紙芯片A的親水流體通道的性能測(cè)試圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制備的紙芯片B的光學(xué)照片；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例3制備的紙芯片的光學(xué)照片；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例3制備的紙芯片的親水流體通道的性能測(cè)試圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例4制備的紙芯片的光學(xué)照片；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例4制備的紙芯片的親水流體通道的性能測(cè)試圖。

具體實(shí)施方式