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摘 要

本论文针对微流控纸芯片上预负载试剂的稳定性问题，主要研究了生化分析微流控纸芯片上对酶的保护方法和提高色原抗氧化能力的方法，使纸芯片上试剂生物活性保持更长时间，从而实现生化分析芯片的持续有效性。提高纸芯片生化分析的稳定性和重现性。

我们考察了在不同温度条件下，不同浓度的海藻糖对葡萄糖氧化酶（GOD）和辣根过氧化物酶（HRP）的保护效果；同时，考察了不同浓度的聚乙烯醇（PVA）对检测所用色原碘化钾（KI）的抗氧化保护效果，并对其工作参数进行优化，初步筛选出0.5 mg/mL聚乙烯醇对反应试剂的保护效果较好。实验结果表明海藻糖和聚乙烯醇的使用能显著提高纸芯片酶催化比色检测试剂的稳定性。

关键词：纸微流控芯片 海藻糖 聚乙烯醇 比色检测

Abstract

This paper is against the problems that about the stability of the paper-based microfluidic chip preloaded reagent , it presents protection methods about the enzyme and indicator solution in the oxidation resistance of the original color in the detection processthe when using biochemical analysis paper on microfluidic chips, the paper chip indicated on the biological activity of a more lasting solution in order to achieve the effectiveness of the biochemical analysis.and to improve the stability and reproducibility of paper chip biochemical analysis .

At different temperatures, we studied on the protective effect of different concentrations of trehalose glucose oxidase (GOD) and horseradish peroxidase (HRP) ; at the same time, we studied at different concentrations of polyvinyl alcohol (PVA) to detect the colors of the original potassium iodide (KI) antioxidant protection effect, and optimized its operating parameters were screened out 0.5 mg/mL polyvinyl alcohol protective effect of reagents better. Experimental results show that the use of trehalose and polyvinyl alcohol can significantly improve the stability of paper chip enzymatic colorimetric detection reagents.

Keywords: paper-based microfluidic chip; trehalose; polyvinyl alcohol; colorimetric detection

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1纸芯片背景介绍 1

1.2纸芯片加工 1

1.3纸芯片应用流程 3

1.3.1光度检测 3

1.3.2荧光法 4

1.3.3化学发光与电化学发光检测 4

1.3.4电化学方法 4

1.4纸芯片的应用 5

1.4.1临床诊断 5

1.4.2环境监测 6

1.4.3食品安全检测 6

1.5 酶的介绍 6

1.6本论文研究的内容和意义 8

第二章 实验部分 9

2.1 实验仪器和试剂材料 9

2.1.1 实验仪器： 9

2.1.2 试剂与材料： 9

2.2纸芯片的制备 10

2.3 比色法检测葡萄糖 10

2.3.1 葡萄糖溶液的配制 10

2.3.2 葡萄糖指示液的配制 11

2.3.3配制不同浓度PVA-PBS指示液溶液 12

2.4 海藻糖对酶的保护 12

2.5 PVA对指示液中KI的保护 13

第三章 结果与讨论 15

3.1自带标度的优势 15

3.2多通道设计的原理 15

3.3葡萄糖检测 15

3.4 海藻糖对酶的保护研究 16

3.5 PVA对指示液KI的抗氧化保护 17

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 绪论

1.1纸芯片背景介绍

纸作为基底材料用于分析测试已经有几个世纪了，根据学术报告可以追溯到19世纪初所用的石蕊试纸^[1]。作为基底材料，与传统材料相比，纸（以及相关多孔亲水性物质）具有很多独特的优势，包括通过毛细作用进行无动力流体传输，较高的比表面积与体积比，从而提高比色法检测限，同时也提高了在纤维网状物中以活跃形式储存试剂的能力。基于这些优势，纸张已经从金属^[2]和纸层析^[3]的现场测试到侧流免疫测定^[4]方面都得到应用。纸芯片是利用纸代替玻璃、有机玻璃、有机硅等作为基底，通过各种精细加工技术，在纸上加工出具有一定结构的亲/疏水微通道和相关分析单元的新型微流控芯片技术，构建“纸上微型实验”（Lab-on-paper)，也称微流控纸分析器件（microfluidic paper-based analytical devices, μPADs）。纸作为微流控实验的基底材料，在很大程度上被忽视，然而，直到2007年，当Martine等人^[5]报道了第一个用于化学分析的微流控纸分析器件（μPAD）。这一开创性工作的独特性在于使用了疏水性（光胶）图案化试剂以限定将样品从进样口输送到规定位置用于后续分析的亲水通道。这个简单的发展让许多人意识到纸作为基底材料在低成本和便携性的应用中都是极为重要的^[6]。近几年来，微流控纸芯片分析技术得到了迅猛发展。它具有以下优点：①系统高度微型化、集成化；②试剂消耗量小；③高通量分离、检测，且选择性好；④分析速度快；⑤成本低。因而有望成为最廉价的分析器件。被广泛应用于医疗诊断、食品安全监测和环境监测等领域^[7-9］。

1.2纸芯片加工

目前，制作微流控纸芯片的普遍方法是在滤纸上形成图案化的疏水围堰，达到形成亲水通道、反应区域和检测区域的目的。文献上提到的加工方法主要有光刻技术^[5]、蜡印^[10]、等离子体处理^[11]、喷墨打印^[12]、喷墨溶剂刻蚀^[13]、绘图^[14]、丝网印刷^[15] 、柔印 ^[16]、激光处理^[17]、融蜡浸透^[18]及切纸技术^[19,20]等，在滤纸的特定区域制造出疏水的隔离区，形成具有亲疏水性的通道网络，制得二维（2D）微流控纸芯片。下面是纸芯片的制作原理图，

图1 纸芯片制作原理图

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