紙基微流控裝置價格便宜，易于生產(chǎn)，因此可用于廉價的醫(yī)療診斷測試中。為了制造這類裝置，研究人員使用疏水性墨水或者蠟在側(cè)向?qū)游鲈嚰埢驗V紙上打印，并使通道暴露在外。在通道末端的液體通過紙芯，進入芯片待檢區(qū)域。例如，這些區(qū)域可以預(yù)先裝載抗體，以捕獲樣本中的蛋白質(zhì)，如癌癥生物標記物。但是通道中纖維素纖維的隨機排列使得流速不均勻，這影響了測試的重復(fù)性。

研究團隊希望通過給通道提供高度有序的納米結(jié)構(gòu)來提高紙基微流控的性能。研究人員通過在用作模板的二氧化硅納米顆粒陣列周圍形成納米纖維素纖維來實現(xiàn)這一點。

研究團隊首先在聚丙烯基材上印刷疏水性墨粉，從而勾勒出通道的區(qū)域。然后，他們將二氧化硅納米顆粒懸浮液滴到未打印區(qū)域，并使用橡膠刀片均勻分布液體。溶液干燥后，納米顆粒自組裝成陣列。然后，研究人員將一種納米纖維素溶液滴到顆粒上，納米纖維素纖維將其包圍，形成類似的圖案。最后，研究人員通過酸蝕去除納米顆粒，留下了多孔的納米纖維素晶體。

用納米結(jié)構(gòu)通道制成的芯片的芯吸速率是用商用納米纖維素制成的芯片的20倍。研究人員可以通過改變用于制造模板的二氧化硅納米顆粒的大小來控制流體通過納米纖維素的芯吸速率。

更重要的是，納米纖維素通道形成了光子晶體，它是一種可以反射、限制或傳輸光的有序結(jié)構(gòu)，從而增強了紙基設(shè)備的光學(xué)性能。研究人員用直徑320納米的二氧化硅納米顆粒制作了一個紙片，用熒光檢測法檢測兩種癌癥生物標志物。當(dāng)他們將含有兩種生物標記物的樣品引入該裝置時，他們發(fā)現(xiàn)納米纖維素通道的熒光信號強度是無孔納米纖維素膜的80倍。

科羅拉多州立大學(xué)的Charles S.Henry說，使紙質(zhì)設(shè)備敏感且易于閱讀是一項挑戰(zhàn)，而這種光子學(xué)結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)這一目標的重要一步。他還想繼續(xù)探討這種策略是否可以用于涉及小分子或其他生物分子（如核酸或酶）的測試。對此，研究人員表示核酸確實可以放置在像這樣的芯片的檢測區(qū)域。

澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（Commonwealth Science & Industrial Research Organization）的伊迪絲?周（Edith Chow）表示，這項測試最昂貴的地方是用于測量芯片的發(fā)射光的熒光顯微鏡，但不使用熒光標簽進行檢測可以降低每次測試的成本。

微流控技術(shù)及其應(yīng)用是生物技術(shù)的基石。今天，微流控技術(shù)對人類健康、醫(yī)學(xué)和環(huán)境都有著顯著的影響，逐漸發(fā)展成為各領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，而我們豐富的診斷儀器和專業(yè)知識推動微流控研究和應(yīng)用，過往的微流控項目已經(jīng)在塑造未來世界方面發(fā)揮了巨大的作用。

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