[發明專利]基于多級有序結構光子晶體紙的微流體芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 201911375407.1
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111024669A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 高兵兵;褚天舒;何冰芳;儲建林;郭茂澤
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N35/00;G01N33/58;G01N33/533;G01N33/52;B82Y20/00;B82Y15/00
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本發明公開了基于多級有序結構光子晶體紙的微流體芯片及其制備方法。該微流體芯片以多級有序結構光子晶體紙為基底即芯片通道，所述多級有序結構光子晶體紙具有由光子晶體納米結構組成的有序微柱陣列結構。其制備方法如下：1）制備具有多級有序結構光子晶體紙；2）制備圖案化的光子晶體紙；3）在圖案化的光子晶體紙上固定捕獲抗體A，封閉干燥后加載熒光物質標記的示蹤抗體B，即得。該微流體芯片結合了有序微柱陣列結構和光子晶體納米結構來增強標記物的熒光信號，提高免疫分析靈敏度，可多元檢測，且制備方法簡單，原料來源廣泛，可廣泛應用于生物分析和臨床檢測等領域。

技術領域

本發明涉及的是一種基于多級有序結構光子晶體紙的微流體芯片及其制備方法，屬于紙基微流體芯片領域。

背景技術

紙基微流體分析平臺作為一種簡單、快速、靈活、微型的分析平臺，近年來已廣泛應用于包括即時檢驗(POCT)在內的各個領域，紙基器件可以對被測物體進行反應，使其適用于診斷(生物)化學傳感、環境監測等領域。哈弗大學的Whitesides研究組首先報告了一種使用微流控紙基分析裝置(μPAD)，其中疏水性和親水性圖案是以光致抗蝕劑和蠟作為圖案試劑構建的。自此之后，紙微流體分析裝置的發展迅速，出現了諸如三維折紙微流體芯片(oPAD)等復雜的分析裝置。

紙芯片的迅速發展使紙的嚴格定義變得模糊。目前認為即使不由纖維素或纖維素衍生物制成，但具備特殊結構柔性的薄膜都可以稱之為為紙；但是目前大多數紙基微流控器件依舊是使用傳統纖維素紙作為基底，纖維素在紙張內的無序分布導致其不具備特殊光學結構性質，因而越來越多的研究傾向于制作具有特殊結構的紙作為微流控芯片的基底，如光子晶體(PC)紙等，光子晶體紙具有通道形態均勻、液體流動可控和熒光增強等獨特光學特性，但是其仍然面臨核心問題就是納米孔結構過于微小，因而抑制液體的自發流動，使得基于光子晶體紙的微流控芯片需要額外的溶液驅動泵，導致檢測成本的增加。所以解決光子晶體紙的溶液自驅動是使光子晶體紙能稱之為真正意義上的紙的關鍵步驟。

發明內容

本發明的目的是提供基于多級有序結構光子晶體紙的微流體芯片及其制備方法，該方法利用多級有序結構光子晶體紙優異的光學性質和獨特的結構特性來制備微流體芯片，將有序微柱陣列應用于微流控芯片的制造中，微陣列之間的細管力有助于液體的自發流動，從而有效地改善了基體材料的液體潤濕性能。該方法操作簡單，靈敏度高，能用于生物標記物的多元生化檢測，可以成為部分疾病早期臨床診斷的有效手段，廣泛應用于生物分析和臨床檢測等領域。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于多級有序結構光子晶體紙的微流體芯片，包括加樣區(1)、基底和檢測區(2)，所述加樣區處加載熒光物質標記的示蹤抗體，所述檢測區處加載捕獲抗體A；

其中，所述微流體芯片以多級有序結構光子晶體紙為基底即芯片通道，所述多級有序結構光子晶體紙具有由光子晶體納米結構組成的有序微柱陣列結構，具備光子禁帶的特征，可用于增強熒光信號，熒光增強的效果可以由不同粒徑粒子來調控。

其中：

所述的檢測區的數量為1個或者多個。

所述的多級有序結構光子晶體紙為聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)即P(MMA-BA)光子晶體紙或者硝酸纖維素即NC光子晶體紙。

所述微柱呈四方非密堆積，直徑為0.001mm～0.9mm，微柱之間間距為0.001mm～0.9mm，微柱高度為0.01mm～2mm；

所述的光子晶體納米結構呈現六方密堆積形態，納米粒子粒徑為255nm～336nm。

本發明還提供了上述基于多級有序結構光子晶體紙的微流體芯片的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)具有多級有序結構光子晶體紙的制備：