[發明專利]一種高粘附紙基疏水/疏油表面的構筑方法及應用

有效

• 申請號: 201610594754.3
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN107653743B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 賀軍輝;張躍
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: D21H21/16
• 分類號: D21H21/16;D21H19/10;D21H27/08;G01N21/78
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎;趙曉丹

本發明公開一種高粘附紙基疏水/疏油表面的構筑方法及應用。所述高粘附紙基疏水/疏油表面是通過將濾紙浸漬到烷基氟氧化硅溶膠液中所制備得到的。本發明利用酸催化氟硅烷制備出烷基氟氧化硅溶膠液，然后將濾紙浸漬到該溶膠液中，構筑得到具有高粘附性疏水/疏油表面的紙芯片。所構筑的紙芯片不僅能夠約束水，而且能夠約束有機溶劑和含有表面活性劑的溶液。所構筑的紙芯片對液滴具有濃縮富集作用，不僅能夠進行純水相傳感分析，而且能夠進行涉及有機溶劑和表面活性劑的傳感分析，在紙基分析器件開發領域具有廣闊應用前景。

技術領域

本發明涉及紙基分析器件領域。更具體地，涉及一種高粘附紙基疏水/疏油表面的構筑方法及傳感應用。

背景技術

與傳統的硅、玻璃、高聚物基分析器件相比，紙基分析器件(紙芯片)具有成本更低、分析系統更易微型化和便攜化、后處理簡單和無污染等優點(Cate D.M.AnalyticalChemistry.2015,87,19-41)，在臨床診斷、食品質量控制和環境監測等領域具有很大的應用前景(Yamada K.Angewandte Chemie International Edition,2015,54,5294-5310)。

由于濾紙本身具有超親水性，傳統紙芯片的制作通過疏水化濾紙基底或在其特定區域制作疏水隔離圖案來實現。目前文獻上主要采用噴蠟打印(Lu Y.AnalyticalChemistry.2010,82,329-335)、噴墨打印/噴墨溶劑刻蝕(Abe K.AnalyticalChemistry.2008,80,6928-6934)、融蠟浸透、繪圖、絲網印刷、柔印、紫外光刻(HeQ.Analytical Chemistry.2013,85,1327-1331)及激光處理等技術制作疏水表面或疏水圖案(蔣艷，化學進展,2014,26,167-177)。

能夠耐受有機試劑的紙芯片具有很多優勢，例如處理和分析不溶于水的化學物質(有機藥物，化學戰劑和殺蟲劑比如有機磷酸酯)。然而，當前大多數已報道紙芯片要么容易被有機溶劑溶解或溶脹，即不能對有機溶劑和表面活性劑起到約束作用，要么制作過程復雜，且需要大型化學氣相沉積設備。所以，使得紙芯片在涉及有機溶劑和表面活性劑的分析檢測中的發展受到了限制(Chen,B.ACS Applied MaterialsInterfaces 2013,5,12701-12707)。

研究發現，由于液滴在疏水表面成圓球狀或半球狀，所以隨著溶劑的蒸發，液滴會發生濃縮使得溶質不斷在液滴和疏水表面的接觸點富集。雖然疏水表面的富集溶質作用能夠在生化傳感分析時起到信號放大的作用，但是由于水滴在疏水表面上通常會形成圓球狀，且滾動角一般較小，容易導致測試液滴從疏水表面滾落或移位，從而影響檢測分析的可操作性和結果的可靠性。

因此，需要提出一種新型紙基疏水/疏油表面，并探明其作為紙芯片在涉及有機溶劑和表面活性劑的分析檢測中的潛在應用價值。同時要實現該疏水/疏油表面對液滴的高粘附性，以保證傳感分析的穩健性。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種能夠約束有機溶劑和表面活性劑的高粘附紙基疏水/疏油表面的構筑方法。

本發明的第二個目的在于提供一種能夠用于涉及有機溶劑和表面活性劑的分析檢測的紙芯片。

本發明的第三個目的在于提供一種如上所述的紙芯片在分析檢測領域的應用。

本發明針對當前大多數紙基疏水表面不能對有機溶液或表面活性劑起到約束作用的問題，設計合成了一種新型溶膠液用以構筑更加穩健的對于水以及有機溶液或含有表面活性劑溶液的液滴具有高粘附性的疏水/疏油表面。本發明以正硅酸乙酯和氟硅烷為原料，通過酸催化法在乙醇和水混合體系中合成了烷基氟氧化硅溶膠液。然后將濾紙浸漬到該溶膠液中，形成疏水/疏油表面。所得到的紙基疏水/疏油表面對水、有機溶劑和表面活性劑均表現出良好的約束作用以及較高的粘附性和穩健性。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：