[发明专利]一种基于距离量测的非消耗型纸芯片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于距离量测的非消耗型纸芯片及其制备方法，该纸芯片两端分别设置有加样区和检测区，在加样区与检测区之间设置有显色区，所述显色区用于填充水溶性染料，该纸芯片可用于检测miRNA，而水溶性染料不与miRNA反应。本发明通过采用不与待测物反应的水溶性染料作为显色试剂使得检测过程中显色试剂不发生消耗，色带均匀；若在纸芯片上原位生长具有良好疏水性能的MOF材料可使得纸芯片具有均匀的疏水性能，色带末端平整，可以提高检测准确度。

技术领域

本发明属于生化分析与生物传感技术领域，尤其涉及一种基于距离量测的非消耗型纸芯片及其制备方法和应用。

背景技术

纸芯片(μPAD)又叫纸上实验室(lab on a Paper)，2007年由哈佛大学Whitesides课题组首次提出，因其成本低廉、制备简单、使用方便、生物相容性好、无需额外动力泵驱动液体流动等众多优点而受到广泛关注，并被应用于食品安全分析、环境监测以及生物医药分析等多个行业。为了满足不同情况下检测的需求，多种基于纸芯片的检测方法被广泛报道，主要有比色法、荧光法、生物发光法、电化学法、质谱法等。比色法通过肉眼观察颜色强度的变化进行检测，通用于对目标物进行定性或半定量分析，虽然可以进一步结合拍照/扫描并使用imageJ等图像处理软件实现定量分析，但会受到拍摄距离、拍摄角度、光线强弱等多种因素干扰而影响检测准确性。荧光法、生物发光法、电化学法、质谱法等具有较高的检测灵敏度，但需要额外的检测仪器和专业的操作人员，不利于结果的快捷输出。

基于距离量测的纸芯片检测方法，通过肉眼读取显色信号的长度，实现对目标物的定量分析，可很好弥补现有方法的缺陷。例如Charles S.Henry利用距离量测的方法在纸芯片上实现了钾离子的定量检测，Zhang利用距离量测策略发展了核酸适配体免仪器定量分析方法。

目前基于距离量测的纸芯片一般都是在纸上设置加样区和检测区，并在检测区中填充能够与待测溶液反应的显色试剂(一般为无色)，使用时在加样区滴加待测溶液，待测溶液中的待测分子与显色试剂发生反应生成有色物质(或者显色试剂与待测溶液中的其他物质发生反应生成有色物质)，随着待测溶液在纸上的迁移以及反应的进行而形成色带。这种纸芯片存在如下缺点：1、检测过程中，含有待测分子的溶液在纸上流动，检测区域的显色试剂不断消耗而浓度逐渐减小，导致产生的色带颜色逐渐变浅，难于准确获得长度信息；2、由于检测区前后端显色剂与待测分子反应时间差异大，导致检测区域显色条带不均匀，增加读数误差；3、检测的灵敏度相对较低；4、芯片需要在检测区域均匀沉积能发生显色反应的显色试剂，制备难度大。

发明内容

本发明的目的在于解决纸芯片检测过程中由于显色试剂发生反应被消耗而出现显色不均匀的问题，提供一种基于距离量测的非消耗型纸芯片，在检测过程中显色试剂不被消耗，检测区的显色条带颜色均匀。

本发明所提供的一种基于距离量测的非消耗型纸芯片两端分别设置有加样区和检测区，在加样区与检测区之间设置有显色区，所述显色区用于填充水溶性染料。

进一步，所述纸芯片中原位生长有MOF材料。

进一步，所述MOF材料为沸石型咪唑框架材料。

进一步，所述沸石型咪唑框架材料为ZIF-8。

本发明还提供上述基于距离量测的非消耗型纸芯片的制备方法，包括以下步骤：

将纸张切割成所需形状，在纸张两端分别设置加样区和检测区，在加样区与检测区之间设置有显色区，并在显色区填充水溶性染料。

进一步，在将纸张切割成所需形状步骤前还包括步骤：将纸张浸泡在合成MOF材料的前驱体溶液中，前驱体溶液发生反应使得纸张上原位生长上MOF材料。

进一步，所述前驱体含有乙酸锌和2-甲基咪唑。

进一步，所述乙酸锌与2-甲基咪唑反应生成ZIF-8的反应温度为0～40℃。