纸基微流控芯片的研究进展及趋势

纸张由于来源广泛、造价低廉、易于加工、生物样品相容性较好、可降解等诸多优点,常被用作承载分析诊断测试的基底材料。自2007年起,纸基微流控技术逐渐成为研究的热点,并涉及医学诊断、环境监测、生化分析等多个领域。目前,纸基微流控芯片已成为一种新型的平台技术,在低资源配置地区的快速诊断检测领域显示出了较大的应用潜力。本综述主要针对2007年以后的纸基微流控芯片的研究进展及趋势做论述。     

微流控纸芯片在食品安全快速检测中的应用

微流控纸芯片,又称纸芯片,是用纸张代替了传统的微流控基底材料并将生化反应微缩于几平方厘米大小的纸上,构成的微型实验室分析系统。由于其低成本、便携性、热稳定性等优势,在质量控制与快速检测领域展现出了独特的创新和潜力。本文综述了纸芯片近几年在食品质量安全快速检测方面的研究进展,主要介绍了传统二维纸芯片制备过程中选择的纸质基材、微流控芯片亲水/疏水材料与技术和表面改性,深入三维结构纸芯片的流体通道构造,通道微阀、折叠等流体控制方式;重点介绍了2016—2022年纸芯片在食品质量安全快速检测方面（农兽药残留检测、致病菌检测、农药残留检测和食品掺假鉴别）的最新应用进展,并讨论其在未来的发展趋势与目前所面临的挑战,以期为纸芯片在食品安全检测领域的发展提供有效参考。     

纸基微流控芯片的加工及其应用

纸基微流控芯片以其低成本、制作简易、方便携带可以实现现场实时检测等优点得到了广泛的应用。文章主要介绍纸基微流控芯片的加工技术,包括蜡印法、紫外光刻法、等离子体处理技术、喷墨印刷技术、融蜡浸透技术、切纸技术以及纸基微流控芯片的应用,以期为食品快速检测提供更先进的方法和更高效的途径,加速纸基微流控芯片的发展。     

微流控系统中微泵和微阀的研究与挑战

微流控芯片是由微流体系统中的驱动元件——微流体泵和控制元件——微流阀来实现微流体准确操纵。随着微流控芯片集成程度的不断提高,液体流道变得更加复杂且体积更加微小,如何在微小尺度上实现流体驱动和控制就成了芯片设计中的一个重点。文章针对微泵与微阀的国内外研究现状、关键技术及发展趋势进行阐述,旨在为相关产业的发展及技术研究等方面提供借鉴与参考。     

微流控纸质芯片研究综述

综述了纸质微流控芯片的应用进展。对目前微流控技术的文献报道进行分析,总结出主要的研究热点和方向。对微流控纸质芯片的制造进行了系统总结,主要的纸质芯片集中在2D和3D纸质芯片的制造上。由于3D纸质芯片能够实现高通量、多样品以及多检测等优点,目前备受学界的关注。与此同时,打印与刻蚀技术将可能是未来微流控纸质芯片的主流制造手段。在众多的应用中,生理生化的应用将成为主流,通过LAMP反应与DNA或RNA检测相耦合,微流控纸质芯片将有极其宽广的应用前景。通过文献比照我们发现,目前学者普遍只使用Whatman公司(英国)制造出的特种纸(色谱纸、滤纸)等进行纸质芯片的开发。这也可以看出目前我们国内造纸企业主要生产产品在生理医学类高端检测市场的竞争力非常薄弱。这对于国内的研究学者而言也存在非常大的潜在风险。因为特种纸类是微流控纸质芯片的核心部件,如果没有高质量和稳定的理化性能的优质纸张(色谱纸、硝酸纤维纸、滤纸、玻璃纤维纸等)的生产和销售,国内学者开发出的好的微流控纸质芯片将无法得到稳定和大量的工业化生产。最后,笔者还对国内滤纸企业概况进行了探讨,以期为滤纸企业提供微流控纸质芯片的研发进展,从而更好地为国内滤纸企业在这个新兴市场上找到产品增长点提供思路。     

微流控芯片电泳在食品安全分析检测中的应用研究

正微流控芯片技术是一种微量分析技术。文章介绍了微流控芯片技术的制备材料、分类,综述了该技术在食品安全检测方面的研究进展。食品安全分析检测是控制食品安全的重要手段,传统的食品安全检测技术往往依靠昂贵的仪器,专业的操作人员,且试剂和样品用量大,难以满足食品检测的微量化、集成化、便携化的检测需要。微流控芯片制备材料微流控芯片是指在一块几平方厘米的芯片上构建化学或生物实验室。它把化学和生物学等领域涉及的样品     

微流控线芯片的研发

文章将线作为微流控芯片管道的工艺,直接使用亲水性的线构建微流控芯片的通道,研发出了一种微流控线芯片,解决了微流控芯片中微通道的制作问题,大大降低了获得微流控管道的难度.而且微流控线芯片的材料易得、成本低,制作出的模型易携带,具有良好的发展前景.     

基于免疫学微流控芯片快速检测病原体的研究进展

食品安全一直受到人们的极大关注,病原微生物的早期快速检测能够避免食源性疾病的大规模爆发。基于免疫学的微流控检测芯片是一种灵敏的、简便的、易于使用的检测平台,已广泛应用于病原微生物的快速检测中。与传统免疫学检测技术相比,免疫微流控检测芯片技术具有检测速度快、样本及试剂消耗少、高通量、功能集成化和自动化分析等特点。该文分别介绍了硅基、聚合物和纸基等免疫微流控检测芯片在病原微生物快速检测上研究进展,着重从检测性能及加工设计等方面分析了各芯片的优缺点。同时,讨论了免疫学微流控检测芯片目前面临的挑战和机遇,展望了该技术未来的发展趋势。     

纸基微流控芯片刻蚀法条件优化及其在沙门氏菌检测中的应用

：目的 优化纸基微流控芯片刻蚀法制备条件,并研究改性滤纸的微观结构和性能。方法 制作压切式模具,结合模切机压切出亲水基底模型,考察硅烷化修饰时间、不同型号滤纸、三甲氧基硅烷溶液浓度、不同类型表面活性剂及其浓度和刻蚀时间对纸基微流控芯片的影响,通过滤纸接触角变化、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）和X射线能谱仪（energy dispersive X-ray,EDS）分析纸基微流控芯片改性前后的表面微观结构和元素变化,再将纸基微流控芯片用于沙门氏菌检测比色分析。结果 选用Whatman No.1滤纸作为最佳疏水基底,三甲氧基硅烷溶液最适浓度为8%,浸泡时间为3 min,十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）溶液为亲水通路最佳的表面活性剂,最适浓度为1%,最佳刻蚀时间为4 min;SEM显示了滤纸改性后其表面生成一种膜状结构;EDS元素分析结果表明疏水剂处理滤纸Si含量达到0.87%,亲水化处理后Si含量降为0.25%,刻蚀效果显著,比色法检测沙门氏菌获得了良好的线性关系。结论 得到了刻蚀法制备的纸基微流控芯片的最优条件,并成功应用于比色法检测沙门氏菌,研究将为其微量化、低成本、便捷化的应用提供技术和理论依据。     

纸张定量对纸基微流控中溶液扩散的影响

本文研究了纸张定量与亲水通道的宽度对纸基微流控中溶液扩散的影响,同时为纸基微流控中纸张定量的选择提供参考。选用生物检测常用的配比溶液,测量溶液在空白纸、纸条及亲水通道上的扩散长度,得到溶液扩散长度与定量的关系及亲水通道宽度对扩散效率的影响。结果表明溶液扩散长度会随纸张定量的增加而线性减少,溶液扩散效率随亲水通道宽度的增加而增大。纸张定量对溶液的扩散有较大影响,溶液在低定量的纸张上可以实现较长的扩散距离,较宽的亲水通道能获得较大的溶液扩散效率,并能降低溶液在扩散过程中的消耗。     

比色纸芯片在食品安全快速检测中的应用

微流控纸芯片是一种新兴的集成化、便携化、低成本化的检测技术。在设计过程中,可以与传统检测方法结合,实现更多应用场景下的检测,其中结合比色法的微流控纸芯片具有成本低、检测快、易于携带、结果易于分辨等特点,可以满足大批量、短时间检测的需求,被广泛应用于环境检测、质量控制、临床诊断等领域。本文主要介绍了比色法微流控纸芯片的制作工艺、检测方法及其在食品检测领域的应用,包括食品成分分析、农药残留、致病菌、重金属及食品添加剂的检测等,同时对比色法微流控纸芯片的加工技术与应用前景进行了展望。     

纸基微流控芯片技术在食品安全检测中的应用

食品安全关系到全人类的生存和发展。食品分析检测是保证食品安全的重要途径。传统的食品安全监测体系主要依赖于专业的仪器设备和操作,昂贵且费时,寻求简单、快捷、大众型的食品安全检测方法具有重大的现实意义。纸基微流控芯片技术作为一种简便、高效、低成本的检测手段,可以实现从样品处理到检测的微型化、自动化、集成化及便携化,因而在食品安全快速检测领域展现出强大的发展活力。本文着重介绍了纸质微流控芯片技术在食品成分、农药残留、致病菌、重金属、食品添加剂等食品安全检测方面已取得的一系列重要进展,并展望了其在食品安全分析中的应用前景。     

纸基微流控新型传感材料及其在食品分析中应用的研究进展

相较于其他食品分析检测技术成本高和制作方法复杂等缺点,纸基微流控技术具有制作成本低,制造工艺简单和无毒环保等优点,已在众多领域广泛应用。本文简要介绍了纸基微流控技术,重点讲述了有机分子或化合物材料、纳米材料和聚合物材料在内的探针的传感性能及其检测极限,有望帮助读者更好地理解μPADs中使用的各种化学和生物探针的传感机制,并促进其在该领域的进步。纸基微流控新型传感材料和纸基微流控技术在农药残留、致病菌、重金属和添加剂等食品分析中的检测机理以及其在整个检测体系中发挥简便快捷等优势的同时得到理想的实验结果,为其在快检领域的发展提供基础,并对该技术的未来发展方向和应用前景进行了展望。     

食源性致病菌的纸芯片检测方法研究进展

纸芯片检测方法是一种成本低、可回收且易操作的检测方法。近年来微流控纸芯片技术在临床诊断、环境监控以及食品安全分析等方面都有着广阔的应用。本文介绍了食源性致病菌的纸芯片检测方法,讨论了纸芯片技术的应用进展以及开发前景。     

基于微流控芯片的毕赤酵母微胶囊收集系统构建

微流控技术已成为目前发酵工程中筛选和表征微生物性能的重要方法.本研究从微流控技术的理论出发,将计算流体力学、颗粒-流体两相流动和牛顿运动定律理论用于粒子追踪模型,建立了毕赤酵母微胶囊收集过程的数学模型.借助仿真软件模拟了毕赤酵母微胶囊的收集过程,设计了微流控芯片中收集器结构,并进行了进一步的数值模型模拟,最后搭建了用于...     

微流控技术制备多种结构纤维材料概述

微流控技术因其在微尺寸的通道中可对微量液体进行精确操控而被广泛关注。在制备功能性微纤维方面,微流控技术通过改变微管道的结构设计、微流体的流动状态、多相层流间的剪切关系等,可以实现多种不同结构微纤维的可控制备。概述了微流控技术在制备实心、中空、螺旋、Janus/多组分、带状/沟槽、竹节状/纺锤结状等结构微纤维的研究进展,分析了微流控技术在制备多种结构功能性微纤维材料方面的发展前景,为今后微流控技术的应用提供参考借鉴。     

用于五种动物源性成分快速检测的离心式微流控芯片系统研制

基于离心力驱动原理与重组酶介导扩增技术,研制了一套用于牛、羊、猪、鸭、鸡源性成分快速检测的离心式微流控芯片系统。设计制作了扇形微流控芯片和配套使用的密封盖片、芯片托盘装置,同时搭建了集恒温控制平台、流体控制模块和光电检测模块于一体的便携式微流控速测仪,可实现动物源性成分的核酸恒温扩增及荧光检测。每次可同时检测5个样本,每个样本可同时检测5种指标。考察结果显示,离心式微流控芯片系统可检出牛、羊、猪、鸭、鸡源性成分的最小质量分数分别为1%、1%、0.1%、0.1%、1%,能够在30 min内实现半定量检测,具有快速、自动、高通量的特点,显示了离心式微流控芯片可快速检测肉制品掺伪的潜力。     

微流控纺丝及其在生物质纤维开发中的应用

微流控纺丝技术,可精确控制和操作微通道内微尺度液体的流动,具有高精确度和自由度,打破了现有纺丝方法难以对纤维进行微观操控的局限性,在新型生物质纤维及功能性纤维开发方面有良好的应用前景。介绍了微流控纺丝技术的原理、装置及优势,列举了微流控纺丝技术在海藻酸盐、再生丝素蛋白、壳聚糖等生物质纤维中的应用及优势,并对微流体纺丝技术的发展前景进行总结与展望。     

基于丝网印刷技术的微流控芯片研究进展

微流控芯片在细胞生物学、分子生物学和药物筛选等方面的研究相比传统实验方法具有显著的优势,传统微流控芯片的加工过程中需要使用各类精密且昂贵的加工设备,如旋涂机、光刻系统、反应粒子刻蚀设备等,不利于降低微流控芯片成本和促进微流控芯片在生物医药等领域的大规模推广应用。丝网印刷作为一种传统的印刷技术,已被广泛应用于印刷电路板、服装、医疗器械等领域,丝网印刷成本低廉、加工工艺较为简单。伴随着微流控技术的发展,降低微流控芯片的需求日益迫切,越来越多的研究者开始尝试使用丝网印刷技术来制备微流控芯片,并取得了一些成果。本篇文章回顾了近年来国内外学者在丝网印刷与微流控技术的结合应用领域取得的最新研究进展,并对未来丝网印刷与微流控芯片技术的结合应用前景进行了展望。     

试纸法在食品安全快速检测中的研究进展

试纸法作为一种简便、高效、低成本的检测手段,其发展为食品安全快速检测提供了有效的保障。本文从纸层析技术、化学比色技术、酶抑制技术、免疫分析技术、生物化学技术以及分子生物技术6 个与试纸法结合的快速检测技术出发,对试纸法的研究现状进行梳理;以纸基微流控芯片、纳米颗粒标志物和试纸分析仪为例分析了典型的试纸法创新途径;最后对试纸法未来的发展趋势进行展望。