4、纸质设备的新型材料与制造技术

纸质设备的新型材料与制造技术

1 引言

纸张在从诊断到环境监测等分析应用中得到了广泛应用。2007 年，Martinez 等人推出了首个基于微流控纸的分析设备（µPAD），他们用疏水试剂对纸张进行图案化，形成亲水通道，用于将液体样本从入口输送到特定反应区域进行诊断。这一发展让研究人员意识到纸张是制造新型便携式低成本分析设备的有前途材料。

近年来，许多研究团队开发了新策略，以改善纸质设备内的流体处理和自主操作，超越了传统分析技术，如侧向流测试（LFT）。LFT 是发达国家和发展中国家生物测定的一种低成本、无需设备、易于使用、快速且便携的标准形式。然而，LFT 在自动顺序多步测定（如酶联免疫吸附测定，ELISA）中常受限制，需要手动添加用户步骤。相比之下，µPAD 可以实现顺序流体流动，将分析物和试剂转移到特定检测区域，进行自动顺序多步反应。

为了在 µPAD 上实现自动顺序多步测定，控制纸张中芯吸流体的速度非常重要。2014 年前，流量控制策略可分为化学和物理方法：
- 化学方法 ：在纸张中沉积化学物质或改变纸张的化学性质。例如，在 µPAD 中沉积糖类以增加液体粘度，从而降低芯吸流速；还可通过电等离子体处理或紫外线辐射使 µPAD 的疏水表面变为亲水。
- 物理方法 ：改变设备组件的结构。例如，手动操作弹出或折叠来驱动 µPAD 中的芯吸流动。

但这些策略在自动顺序多步测定中仍面临挑战：
1. 测定干扰 ：基于化学的延迟方法通过化学处理纸张改变渗透性，处理化学品会随样品引入溶解来调节流量。然而，向测定中沉积糖等化学物质