[發明專利]紙基微流體二極管裝置及可視化生物分子檢測方法

有效

• 申請號: 202110696166.1
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113567405B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 莫景文;梅林鋒;曾嘉瑩;魏志勇;陳云飛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01;B01L3/00;B41J2/01
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

本發明涉及一種紙基微流體二極管裝置及可視化生物分子檢測方法，二極管裝置的結構包括正向滴液池和反向滴液池，所述正向滴液池和反向滴液池之間通過微流道相連；所述正向滴液池具有壁面一，所述壁面一與所述微流道一端垂直連接；所述反向滴液池具有對稱設置的壁面二，所述壁面二與所述微流道另一端成α角連接，由正向滴液池向反向滴液池流動的液體在所述微流道中形成的流體接觸角為θ，α與θ之和小于90度。利用二極管裝置的單向導通特性，利用反向滴液池吸附一定濃度上轉換納米熒光材料。檢測時，利用正向滴液池放待檢測溶液，通過毛細作用富集被檢測物，并輸運至反向滴液池，經過拍照進行熒光分析，實現定量準確的檢測生物分子。

技術領域

本發明涉及微流控芯片技術領域，尤其是一種基于噴墨打印技術制造的紙基微流體二極管裝置及可視化生物分子檢測方法。

背景技術

二極管是電子電路中最基本的元件之一，能實現電流單向導通，對電子器件小型化發揮了重要作用。對于流體流動控制系統，同樣是往微小型化發展，主要目標是把物理、生化反應、分析反應中的采樣、稀釋、反應、分離、檢測等操作模塊集成在幾微米或者幾十微米的芯片上讓其自動進行。而實現這些操作的關鍵部件是流體二極管。在宏觀尺度下，流體二極管的功能可以由具有運動部件的閥門實現。然而在微小尺度下，這些移動部件會增加制造成本，并出現不可靠、需要極高能量啟動運行等問題。

現有技術中，微流體二極管主要是針對離子輸運電流的控制，實現電流的整流效果。對于流體本身流動的控制，由于在微尺度下，對于流體特別是測試過程中所需的液體樣品流動的有序控制很困難。所以，開發具有固定結構的微流體二極管實現流體定向流動對于微流控芯片發展具有重要意義。

微流控芯片檢測技術主要有比色法、熒光法和電化學檢測法等，熒光分析法是指利用某些物質被特定波長的光照射后進入激發態，當其由激發態恢復到基態時所產生的能反映出該物質特性的熒光，可以進行定性或定量分析的方法。但目前熒光分析法通常采用紫外光最為激發光源，紫外光激發光組織穿透深度有限，不能有效激發深層組織信號分子，而且會受到生物體自發熒光干擾等，同時傳統熒光法需要用熒光光度計或熒光分光光度計。而這些設備通常須在實驗室使用，不易取且不易調試。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供一種紙基微流體二極管裝置及可視化生物分子檢測方法，目的在于實現流體流動的準確控制和準確測試。

本發明采用的技術方案如下：

一種紙基微流體二極管裝置，包括正向滴液池和反向滴液池，所述正向滴液池和反向滴液池之間通過微流道相連；所述正向滴液池具有壁面一，所述壁面一與所述微流道一端垂直連接；所述反向滴液池具有對稱設置的壁面二，所述壁面二與所述微流道另一端成α角連接，由正向滴液池向反向滴液池流動的液體在所述微流道中形成的流體接觸角為θ，α與θ之和小于90度。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述二極管裝置由紙張上的疏水邊界形成。

所述疏水邊界為打印機噴出的疏水性墨水干燥后留下的疏水性屏障。

所述反向滴液池內設有發光材料層。

所述發光材料層通過向所述反向滴液池內滴加上轉換納米熒光材料溶液并干燥后得到。

所述微流道的截面為矩形，其寬度為50μm。

所述正向滴液池為矩形槽，其寬度尺寸為10-30mm。

一種利用紙基微流體二極管裝置的可視化生物分子檢測方法，所述二極管裝置基于噴墨打印由親水性紙張上的疏水邊界打印形成，所述檢測方法包括以下步驟：

將上轉換納米熒光材料溶液滴入反向滴液池，溶液充滿反向滴液池和微流道，但不會流入正向滴液池：