纸基微流控芯片(μPAD)又称微流控纸分析器件,简称纸芯片,是一种基于纸基材料的微流控芯片,工作原理是在亲水纸基上制作图案化的疏水边界,形成微流通道来控制液体的输送,进行一步或多步生物化学反应过程,进而完成检测诊断。
根据结构不同,纸基微流控芯片分为二维、三维纸基微流控芯片两大类。三维纸基微流控芯片空间利用率更高,能够实现空间上的多层反应。层与层的结合是三维纸基微流控芯片的制作关键,目前其可通过单层多次叠合粘贴、层组合后使用外部力(如夹子)结合的方式制作。
微流控芯片制造材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯、硅片、玻璃、纸基等,其中PDMS应用最广泛,但其易吸附疏水性小分子,检测有一定偏差。纸基材料具有比表面积大、亲水性良好、柔韧性好、可打印、来源广泛等特点,是构建便携、柔性微流控芯片的理想材料。
纸基微流控芯片符合WHO(世界卫生组织)制定的现场快速检测装置“ASSURED”标准,具有成本低、制备简单、易于操作、试剂消耗少、环保等特点。根据新思界产业研究中心发布的《
2025-2029年纸基微流控芯片(纸芯片)行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示,纸基微流控芯片在环境污染监测、食品安全检测、医疗检测诊断、新型显示、柔性电子等领域应用前景广阔,近年来,随着相关技术突破,纸基微流控芯片应用越来越深入。
纸基微流控芯片制作方法分为物理阻隔法、物理沉积法、化学改性法,其中物理阻隔法、物理沉积法均是通过纤维与疏水物质之间的物理作用来改变纸张的润湿性能。喷墨打印是制造纸基微流控芯片的前沿技术之一,其具有方法简单、速度快,分辨率高、量产高效等优点。纸基微流控芯片的检测方法多样,包括比色法、电化学法、化学发光法、电化学发光法、表面增强拉曼散射法等,其中比色法应用最广泛。
新思界
行业分析人士表示,微流控芯片具有微型化、集成化特征,应用前景广阔。近年来,我国微流控芯片市场布局企业不断增加,包括北京博晖创新、中新药业、达安基因、万孚生物、阳普医疗、毫厘科技、傲睿科技等。目前我国已开展大量纸基微流控芯片研究和试验,随着制备技术进步,纸基微流控芯片量产及商业化进程将进一步加快。