[发明专利]一种热熔胶膜一体成型组装的三维纸芯片制作方法

说明书

本发明涉及一种热熔胶膜一体成型组装的三维纸芯片制作方法，包括多层热熔胶膜和滤纸交错叠放热压结合而得的带有多个通道层的三维立体纸芯片，所述通道层包括顶层通道层、中间通道层和底层通道层。本发明所提供的热熔胶膜组装三维纸芯片采用热熔胶膜一体成型，可同时实现芯片功能通道的疏水壁垒构建和纸芯片的三维堆叠封装。相对于已有方法中纸芯片通道功能化和芯片封装分别进行的过程，本发明的方法合二为一，缩短制程，更适合批量制作三维纸芯片，显著降低生产成本。所制备的纸芯片通道能耐受醇类、表面活性剂等溶剂。

技术领域

本发明涉及一种三维纸芯片，具体涉及一种新型热熔胶膜一体成型组装三维纸芯片。

背景技术

微流控芯片(microfluidics)又称为微流控芯片实验室或芯片实验室(lab-on-a-chip，LOC)，通过微加工技术将微管道、微反应器、微电极、微检测器等不同功能的元件集成起来，可以将一个生物或化学实验室微缩到一块只有几平方厘米大小的薄片上。微流控技术吸引了众多研究者的关注，因为其具有所需样品体积小、检测效率高、使用成本低且易于和其他技术设备集成，良好的兼容性、便携式检测等特点。近年，微流控芯片技术迅速向生物医学领域渗透，显示了广阔的应用前景，越来越多迹象表明这项技术已成为新一代医学研究和医学检测重要的平台。

微流控纸芯片装置主要由滤纸或纤维素膜等材料制成，是微流控芯片中最具低成本批量应用潜力的形式。微流控纸芯片只要很少的样品和试剂就能够完成其他装置复杂的检测程序；白色的纸芯片使许多利用颜色变化来进行的检测变得更加方便。

3D纸芯片由2D纸芯片的叠加所得。3D纸芯片具有立体网络通道结构，使其具有某些优于2D纸芯片的特点：1)流体的快速输送，因为Z轴方向的路径比x-y平面内的通道路径要短很多；2)单个装置内高通量检测，比如在2cm×2cm×1.2mm的装置内同时进行16个试验；3)易设计功能部件，如将上层纸片用于过滤。目前，文献报道的三维纸芯片加工技术主要有2D纸芯片粘结法和折纸法。2011年，Crooks组报道了用传统手工折纸技术制作三维纸芯片的新方法。具体制作过程是首先用简单的SU8－紫外光刻技术在一层纸芯片上刻蚀好通道、储液池和折痕等分析元件；接着按折痕和一定的折法将该层纸芯片折成多层三维装置；最后减去四个角放进铝制夹板之间等待进样分析。折纸法的缺点在于纸层之间较难对准，并且总是存在缝隙，影响流体垂直流动，还需要配置额外的铝制夹板。Whitesides组利用打有孔眼并在孔眼内填充了纤维素粉的不透水双面胶将两层或多层经SU8－紫外光刻制得的二维纸芯片粘合叠加在一起，首次制得三维纸芯片。这种方法虽然纸层之间能够紧密结合，但是制作过程过于困难和繁琐。2012年，Phillips组报道了一种蜡打印法结合喷胶技术制作三维纸芯片的新方法。喷胶法的问题在于喷胶过程中也需要图案化，技术难度和成本较高，且液体胶溶剂残留对应用试剂和反应可能存在干扰。目前已经报道的文献上都采用胶黏或者夹具的方法。

现有三维纸芯片的结构，制作工艺较为复杂，制作过程较为困难，尤其不便于封接，封接过程繁琐，难以实现三维纸芯片的批量生产。

另一个点是现有的纸芯片疏液材料，以蜡和烷基烯酮二聚体(AKD)为代表，大多都不能耐受生物检测中常用的醇类裂解试剂和表面活性剂。芯片通道围堰能限制生物检测中常用的表面活性剂和醇类溶剂的，目前已报导的只能依靠全氟型的低表面能材料修饰。这类材料(如全氟辛基化合物)所需试剂的毒性和环境危害性较大，或成本很高(如杜邦AF2400系列)，不利于实际应用成本控制和环境许可考核。此外这类全氟型材料无法直接自身粘合构成三维纸芯片。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种热熔胶膜一体成型组装三维纸芯片的制作方法，该方法制备得到的三维纸芯片能耐受包括醇类和表面活性剂在内的溶剂。

本发明的目的是通过以下方式实现的：