《表1 微流控纸质芯片制作过程比较》

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《微流控纸质芯片研究综述》

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结合图2以及从表1可以看出，各种不同的制备手段各自都有相应的优缺点。这需要对应用的具体对象进行全面的评估才能最终决定制备纸质芯片的手段。从目前的文献报道数量和应用程度看，使用商业打印机（喷墨或者喷蜡）是最为流行的制备手法。近年来，FFSL（Flash Foam Stamp Lithography）也呈现出迅速的发展势头，特别是对实验室前期微流控芯片的设计和优化非常高效[38]。对于刚刚进入微流控芯片研究领域的学者而言，蜡画和F F S L手法都是比较好的选择。如果使用的反应物较多，通常打印手法比较能够创造出更多图案。在生化领域的应用中，使用硝化纤维膜基的特种滤纸结合FFSL技术可以制备出更具有生物兼容性的微流控纸质芯片。对于血液类的生物监测，使用以纸巾类的基质联合激光切割可以制作出更好的分离和检测血细胞的微流控纸质芯片。因此，使用什么制造技术取决于应用到哪个具体领域，与此同时，在不同的应用体系下，对纸张的要求也有很大的不同。对于特种纸的造纸企业来说，如何满足特定的应用需求，开发出更具特定性的特种纸张的造纸新工艺和新方法，将会对整个微流控技术的推广产生深远影响。同时，纸质芯片的商业化成功也必然会增强造纸企业的产品附加值链条，增加企业竞争力。为了实现高通量、多反应以及多靶标的医学检测需求[39，40]，必须对传统的二维微流控纸质芯片进行改造，特别是提高纸质芯片的多通道、高通量、多时间以及可控多序反应等性能，三维微流控纸质芯片在这样的背景之下应运而生[41]。对于3D三维微流控纸质芯片，其制造加工将更加复杂。图3为一个典型的三维微流控纸质芯片组装以及微流通道设计示意图。Liu et al等人首先设计了多层折纸完成对微流通道的设计[42]，从而实现高通量同时分析葡萄糖以及蛋白质3D纸质微流控芯片。通过设计多层折纸完成对微流通道的设计，在三维芯片的顶端可以制造出多个进样口。与此同时，在中间的混合通道中，预先通过化学和物理吸附或者包埋等方法固定的反应剂或者生化酶试剂或者抗原抗体试剂，在当样品溶液通过毛细作用流经混合通道中时，特异性生化反应将快速发生，从而产生肉眼可以观察到的颜色变化。这种三维微流控纸质芯片由于将复杂的反应通道隐藏在固定夹板内部，因而更有利于反应的稳定性和重复性。目前，有关滤纸本身的特殊性能与三维微流控纸质芯片特性之间的研究还较少，学界主要还集中在折纸和刻蚀技术的不同应用来开创出更多的微流可调控通道和组件。但是我们认为，纸质本身的毛细性能以及亲疏水性、生物兼容性等理化指标在检测过程中起着极端重要的作用。因此，学界需要与上游的制浆造纸企业有更多的沟通和协作，提出更多具有指导意义的优良滤纸前驱体的理想的理化指标，这样特种造纸企业也可以有的放矢地开发出更有附加值和特异性的纸张新产品，从而从根本上改善微流控纸质芯片的性能和成本[43]。从这一点上看，造纸企业应该广泛关注微流控纸质芯片的发展前沿，抓住更多的商机。