[发明专利]一种操作简单、低成本、多通道微流控化学发光纸芯片的制备及在现场检测中的应用

说明书

 

技术领域

本发明涉及低成本、高通量、操作简单的现场即时分析检测技术领域，更具体地说是一种以适合于化学发光酶分析的微流控纸芯片实验室技术平台的构建。

背景技术

目前，体外(临床)诊断途径主要有两种：一种是利用医院配套的中心分析化验室的全自动化、高灵敏的大型仪器设备，实现高精度的疾病分析诊断；另一种截然相反的途径是通过掌上小型简易设备，实现现场快速分析诊断。由于人口老龄化加剧，成年病的发病率急剧增加，如单纯依靠医院中心化验室，将会大大提高国民的健康成本。因此，为提前诊断并预防重大疾病的发生，研制一些简单、低成本，能够实现家庭化分析诊断的方法与设备变得极为迫切。另外，虽然人们已经致力于研究降低医院中心分析化验室的检测成本与检测时间，但是，当检测结果对操作简便性与即时性要求较高时，现场快速检测技术是不可或缺的。

微流控芯片实验室是目前最有望实现现场检测诊断的技术平台。简单的说，微流控芯片实验室是指把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，该芯片可以是塑料片、玻璃片或者硅片。通过在这些芯片上构建微通道、微阀门并集成微泵技术，将这些基本操作单元连通起来，构成微流控芯片实验室。但是目前，微流控芯片实验室仍然处于实验室研究阶段，由于其复杂的、昂贵的制备设备及对环境要求苛刻的制备工艺，微流控芯片实验室的广泛应用被极大地限制了，尤其在资金与技术不发达的发展中国家。另外，由于需要专业人士操作，更无法实现家庭化的分析诊断。

纸是一种非常廉价、丰富的材料，而且试纸条也已经作为一种分析平台(免疫层析)被广泛的用于简单的疾病诊断、环境检测等领域，例如早早孕试纸条等。2007年，哈弗大学化学院的Whiteside课题组首次提出微流控纸芯片实验室的新概念：指把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到纸上，利用疏水材料在纸上绘制出功能单元和通道的图形，构成亲水区域（通道）。然后，借助纸的毛细作用，实现液体在亲水通道内的定向流动。微流控纸芯片实验室具有成本低、制备方法简单(利用简单的打印技术，且无需无尘室等苛刻条件)、操作简单(无需外加设备，如泵等)、使用后可任意处理等优点。

目前，建立在微流控纸芯片技术平台上的分析方法主要是比色法，由于比色法只能给出“是/否”的信号响应，且比色法灵敏度较低，选择性较差，易出现结果假阳性。因此在微流控纸芯片实验室中建立高灵敏度、高选择性的分析方法，实现高灵敏度、高特异性的现场即时分析检测便成为当前该研究领域亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在微流控纸芯片上建立灵敏度高、特异性强的多组分化学发光酶分析检测方法；该微流控纸芯片还具有样品处理简单、检测速度快、成本低等特点，并用于样品中葡萄糖、多酚、黄嘌呤、胆固醇、尿酸和血红素的同时检测。

为了解决上述技术问题，本发明是通过构建一种新型的微流控化学发光纸芯片来实现的，该微流控化学发光纸芯片的制备方法为：

(1) 在计算机上设计微微流控化学发光纸芯片的疏水蜡批量打印图案(样式如附图1所示)。

(2) 在计算机上设计与疏水蜡批量打印图案匹配的化学发光试剂批量打印图案(样式如附图2所示)。

(3) 在计算机上设计与疏水蜡批量打印图案匹配的六个氧化酶批量打印图案(样式如附图3、4、5、6、7、8所示)。

(4) 将滤纸剪裁成A4尺寸。

(5) 将步骤(4)中的裁好的滤纸放置到喷蜡打印机中，将步骤(1)中的疏水蜡批量打印图案打印到步骤(4)中的滤纸上。

(6) 将步骤(5)中带有蜡图案的滤纸放置到平板加热器或者烘箱中，在60-150℃摄氏度下加热0.5-2分钟。使蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成疏水墙(原理如附图9所示)。

(7) 将步骤(6)中制备的滤纸放入喷墨打印机中。按照步骤(2)中的化学发光试剂批量打印图案，将化学发光试剂墨打印到化学发光检测区中，然后按照步骤(3)中的氧化酶批量打印图案，将氧化酶墨打印到酶识别催化微通道中。一种氧化酶批量打印图案用来打印一种氧化酶墨：附图3用于打印葡萄糖氧化酶墨；附图4用于打印多酚氧化酶墨；附图5用于打印黄嘌呤氧化酶墨；附图6用于打印胆固醇氧化酶墨；附图7用于打印尿酸氧化酶墨；附图8用于打印血红素氧化酶墨。打印不同氧化酶墨时，只需更换喷墨打印机中的墨盒。

(8) 对步骤(7)中制备的滤纸沿蜡图案外边缘进行裁剪，得到微流控化学发光纸芯片(样式如附图10所示)。