Papírová mikrofluidika - Paper-based microfluidics - Wikipedia
Papírová mikrofluidika jsou mikrofluidní zařízení, která se skládají z řady hydrofilní celulóza nebo nitrocelulózová vlákna které vedou kapalinu ze vstupu do požadovaného výstupu o vstřebávání. Tato technologie staví na konvenčním zkouška bočního toku který je schopen detekovat mnoho infekčních agens a chemických kontaminantů. Hlavní výhodou toho je, že jde do značné míry o pasivně řízené zařízení na rozdíl od složitějších mikrofluidních zařízení. Vývoj na papíře mikrofluidní zařízení začala na počátku 21. století, aby uspokojila potřebu levného a přenosného zařízení lékařské diagnostické systémy.
Architektura
Papírová mikrofluidní zařízení mají následující oblasti:[1]
- Vstup: substrát (obvykle celulóza), kde se kapaliny dávkují ručně.
- Kanály: hydrofilní sub-milimetrové sítě, které vedou kapalinu v celém zařízení.
- Zesilovače průtoku: oblasti s různou geometrií, kde je rychlost proudění upravena tak, aby poskytovala ustálený tok regulovatelné rychlosti
- Průtokové rezistory: kapilární prvek používaný k propůjčení snížené rychlosti proudění za účelem řízení doby zdržení kapaliny v mikrofluidním zařízení[2]
- Bariéry: hydrofobní oblasti, které zabraňují tekutině opustit kanál.
- Zásuvky: místo, kde probíhá chemická nebo biochemická reakce.
Tok
Pohyb tekutiny porézním médiem, jako je papír, je řízen propustnost (vědy o Zemi), geometrie a vypařování účinky. Souhrnně tyto faktory vedou k odpařování omezené penetrace kapilár, které lze vyladit kontrolou poréznosti a geometrie zařízení.[3] Papír je a porézní médium ve kterém je tekutina transportována především knot a odpařování.[4] Tok kapilár během smáčení lze odhadnout na Washburnova rovnice,[5] který je odvozen od Jurinův zákon a Hagen – Poiseuilleova rovnice.[6] Průměrná rychlost proudění tekutiny je zobecněna jako,
Jakmile je médium plně smočeno, následuje tok laminární a následuje Darcyho zákon.[9] Průměrná rychlost proudění tekutiny je zobecněna jako,
Výrobní
Mikrofluidní zařízení lze vyrábět pomocí variant voskového tisku, inkoustový tisk, fotolitografie, flexografický tisk, plazmové ošetření, laserové ošetření, leptání (mikrofabrikace), sítotisk, Digitální zpracování světla (DLP) 3-D tiskárna a voskové třídění.[12] Každá technika si klade za cíl vytvořit hydrofobní fyzické bariéry na hydrofilním papíru, který pasivně transportuje vodné roztoky.[13] Biologická a chemická činidla musí být poté selektivně nanesena podél zařízení buď ponořením substrátu do roztoku činidla nebo lokálním nanesením činidla na substrát.[14]
Voskový tisk
Voskový tisk používá jednoduchou tiskárnu k vzorování vosku na papír v požadovaném designu. Vosk se poté roztaví pomocí varné desky a vytvoří se kanály.[15] Tato technika je rychlá a levná, ale má relativně nízké rozlišení kvůli izotropie roztaveného vosku.
Inkoustový tisk
Inkoustový tisk vyžaduje potahování papíru v hydrofobním polymeru a následné selektivní umístění inkoustu leptá polymer odhalit papír.[16] Tato technika je nízkonákladová s vysokým rozlišením, ale je omezena rychlostí umístění jedné kapičky inkoustu najednou.
Fotolitografie
Fotolitografické techniky jsou podobné inkoustovému tisku pomocí a fotomaska selektivně leptat a fotorezist polymer.[17] Tato technika má vysoké rozlišení a je rychlá, ale má vysoké náklady na vybavení a materiál.
DLP tisk
Tato technika využívá DLP tiskovou techniku, při které jsou polymery polymerů vytvrzované pryskyřicí vystaveny světlu za vzniku hydrofobních hranic otevřených mikrokanálů v porézním papíru. Pokud jsou účinky odpařování důležité při konkrétní aplikaci, mohou být použity dvě další vrstvy vytvrditelné pryskyřice na horní a dolní část kanálu. Přebytek nevytvrzené pryskyřice se poté vyčistí pomocí ethanolu.[18] Tato technika má relativně nízké náklady na vybavení a využívá snadno dostupné materiály, což z ní činí slibného kandidáta na hromadnou výrobu bod péče diagnostická zařízení.
Analytické aplikace
Hmotnostní spektrometrie
Ionizace rozprašováním papíru se rychle vyvíjí jako rozhraní pro analytická zařízení založená na mikro papíru μPAD a hmotnostní spektrometrii. Technika, kterou poprvé popsal Graham Cooks skupina na Purdue,[19] zahrnuje aplikaci napětí na trojúhelníkový list vlhkého papíru poblíž vstupu hmotnostního spektrometru. Přestože přesný mechanismus není dobře znám, mohou nastat dva režimy provozu: vícekónický postřik při vysokých rychlostech toku a jediný kónický postřik, který nastane, když dojde k vyčerpání rozpouštědla.[20] Jedná se o součást většího úsilí spojit složité mikrofluidní manipulace s hmotnostní spektrální detekcí. Voskový tisk hydrofobních bariér je běžnou metodou pro vytváření odlišných průtokových kanálů v papírenských zařízeních, která byla rozšířena na μPAD-MS pro zvýšení ionizační účinnosti (umožněním zaostření proudu analytu) a umožnění míchání reakcí pomocí voskového tisku na trojúhelníkový papír povrch.[21] Chromatografické separace byly také prokázány na μPAD před detekcí papírového spreje.[22] Zpočátku byla pro detekci malých molekul, jako jsou léčiva, použita ionizace pomocí papírového spreje[23] a drogy zneužívání.[24] Ukázalo se však také, že ionizace pomocí papírového spreje může ionizovat velké proteiny při zachování nekovalentních interakcí.[25]
Separační metody
Několik analytických detektorů je skutečně specifických pro jeden druh; proto je před detekcí často nutný nějaký typ separačního kroku. Separace navíc umožňuje detekci více analytů v rámci jedné platformy. Separace založené na planární chromatografie (TLC) je možná nejsnadnější implementace, protože mnoho μPAD je konstruováno pomocí chromatografického papíru. Typicky je separační kanál definován voskovým tiskem dvou hydrofobních bariér.[26] Elektrochemická detekce je možná nejběžnější,[27] pravděpodobně kvůli jeho snadné implementaci kolorimetrie, chemiluminiscence,[28] a hmotnostní spektrální detekce byly také použity ve spojení s papírovými chromatografickými separacemi. Navzdory snadné implementaci brání planární chromatografii relativně malá výška desky (tj. Špatná účinnost separace). Protože skupina Chakraborty prokázala proveditelnost elektrokinetického toku na μPAD,[29] v literatuře se objevilo několik aplikací elektroforetických separací na μPAD. Skupina Crooks v UT-Austin úspěšně prokázala, že elektroforetické separace na μPAD lze dosáhnout při relativně nízkých aplikovaných napětích ve srovnání s konvenčními elektroforetickými zařízeními kvůli vysoké intenzitě pole, které lze generovat na velmi tenkých (180 μm) listech papíru origami.[30] Na μPAD lze také použít jednodušší separační metody, například Henryho skupina prokázala separaci plazmy od plné krve pomocí membrán pro separaci krve.[31]
Řízení toku
Existuje několik způsobů řízení toku tekutiny v kanálech. Zahrnují změnu šířky a délky kanálu a změnu smáčivost papíru, odvádění kapaliny paralelním kanálem nebo výměna viskozita tekutiny.[32] Tok v PAD lze vypnout pomocí rozpustných cukrových můstků, Corona výboj úprava za účelem změny povlaku na papíru z hydrofobního do hydrofilního stavu nebo použití expandovatelného polymeru spuštěného tokem k uzavření cesty toku.[33]
Elektronická integrace
Integrace mikrofluidních platforem a elektronických součástek má potenciál generovat mikro systémy pro celkovou analýzu (µTAS), což jsou zařízení, která zahrnují a automatizují všechny základní kroky pro přípravu a analýzu vzorků.[34] Papírová elektronika se spoléhá na funkční struktury, jako jsou vodiče, které mají být vyrobeny na povrchu papíru, ale papírová mikrofluidika spoléhá na kanály a bariéry, které mají být vyrobeny uvnitř substrátu.[34] Tato nekompatibilita vedla k tomu, že většina µTAS byla vyvinuta pomocí tradičních mikrofluidních platforem s kanály na bázi polymerů.[35] V roce 2009 však byly sítotiskové elektrody integrovány do mikrofluidního zařízení na bázi papíru, aby se vytvořil biosenzor pro glukózu, laktát a kyselinu močovou.[36] Tato první zpráva o elektronické integraci pro papírové mikrofluidiky ilustrovala, jak tento materiál může zlepšit design těchto µTAS díky své flexibilitě a nízkým nákladům. Spojování elektronických součástek do hydrofobních kanálů vytvořených na papírových mikrofluidních zařízeních je založeno na technikách fyzikální a chemické integrace; tyto dvě strategie jsou popsány v následujících částech.
Fyzická integrace
Metody fyzické integrace přizpůsobují běžné techniky (např., inkoustový tisk, tužka na papír a sítotisk ) k vytvoření sítě vodivých stop na papíře.[37] Slibnou fyzikální technikou je inkoustový tisk, který umožňuje přesné a reprodukovatelné nanášení vodivých materiálů na papír.[34][37] Jako důkaz konceptu Ko et al. vyvinul papírový elektrický čip pomocí tiskárny pro domácí kancelář, inkoustu vyrobeného z uhlíkových nanotrubiček a časopisového papíru.[38] Podobně byly nanočástice stříbra vytištěny do mikrofluidních kanálů, aby se zjistily změny v permitivitě tekutin a odhalily se informace o koncentračních a směšovacích poměrech.[39] Výzkumné skupiny však zjistily, že tyto inkousty obsahující nanočástice se mohou na papíru samovolně agregovat kvůli nerovnoměrnému vysychání, což vede k nerovnoměrnému pokrytí a nelineárním reakcím.[37][40][41] Technika tužka na papír je také skvělým příkladem elektrické integrace na papírové mikrofluidice s využitím levných běžných kancelářských potřeb. Zde analytik opakovaně kreslí tužkou a vytváří grafický obvod na papírovém mikrofluidním zařízení.[42][43][44] Například tato metoda elektrické integrace byla použita ve zcela ručně kresleném papírovém mikrofluidním zařízení pro screening rakoviny v místě péče.[44] Tato technika bez rozpouštědel umožňuje potenciálu vytvářet improvizované papírové µTAS. Tužka na papíře však může také vést k nerovnoměrnému ukládání grafitu, což omezuje výkon těchto ručně kreslených obvodů.[43] Další prominentní metodou fyzické integrace je sítotisk, kde se inkoust přenáší na oblasti mikrofluidních kanálů na bázi papíru, které nejsou blokovány šablonou. Dungchai et al. sítotiskový uhlíkový inkoust pro pracovní a protielektrody a inkoust stříbrný / chlorid stříbrný jako referenční elektroda na konci mikrofluidního kanálu.[36] Sítotiskové elektrody na mikrofluidních zařízeních na bázi papíru byly použity nejen k vývoji biosenzorů pro metabolity,[36][45][46] ale také k detekci bakterií[47] a těžké kovy[48] v jídle a vodě. Další metody fyzické integrace (sprej /rotační povlak, míchání a vakuová filtrace) byly vyvinuty pro papírovou elektroniku,[37] ale musí být ještě implementovány v mikrofluidních zařízeních na papíře. Jednou z dalších zajímavých metod fyzické integrace je kombinace papírových zařízení s přenosným světelným boxem a vytvoření jednotného a opakovatelného světelného prostředí. Lightbox lze ovládat ručně nebo na dálku pomocí mobilního telefonu.[49]
Chemická integrace
Chemická integrace využívá reakce k funkcionalizaci papírenských zařízení a vytváření elektrických nanostruktur.[37] Techniky chemické integrace lze rozdělit do dvou skupin: in situ růst semen a polymerizace. In situ růst semen (tj., rostoucí propojení nanočástice vrstva) je efektivní metoda pro generování elektrod na papírových mikrofluidních zařízeních, protože analytik může řídit jeho architekturu a velikost.[37] In situ růst zlata[50][51][52] a stříbro[53][54][55] nanočástice jsou nejběžnější metodou chemické integrace elektrických komponent na papírových mikrofluidních zařízeních díky jejich zesílení a vodivosti signálu. Roztok očkování kovů se připravuje redukční reakcí soli kovu a některé kombinace redukčních činidel, jako je borohydrid sodný, citrát trisodný, kyselina askorbová a / nebo hydrochlorid hydroxylaminu.[37] Poté se nanočástice pěstují zabudované do vláken mikrofluidního zařízení dispergováním očkovacího roztoku na hydrofilní plochu papíru, který byl namočen v redukčním činidle.[37][52] Jakmile nanočástice narostou, lze zařízení vysušit a charakterizovat. Příslib in situ růst semen spočívá v tom, že nanočástice jsou rovnoměrně uloženy na platformě a vložené kovové nanočástice mohou být také dále funkcionalizovány substituenty, aby se zvýšila citlivost mikrofluidní platformy.[56] Například mikrofluidní zařízení na papíře bylo vyvinuto jak pro kolorimetrické, tak pro elektrochemiluminiscence snímání olova funkcionalizací nanočástic palladia / zlata se specifickými vlastnostmi olova DNAzym.[52] Naproti tomu polymerace zapouští do vláken papírenského zařízení vodivé polymery, které mají vysokou hustotu energie a elektrickou stabilitu.[37] I když se tato technika používá při vývoji papírové elektroniky,[37] jeho přijetí v papírové mikrofluidice bylo pomalejší než in situ růst semen. Jedna výzkumná skupina vložena strkyselina toluensulfonová dopovaná polypyrrol (tj., polymer) do kanálů jejich mikrofluidního zařízení na bázi papíru, přičemž se vyvinula samonapájecí deska s plošnými spoji, když byly kanály naplněny solným roztokem.[57] Díky této polymerační technice bylo možné skládat papírové mikrofluidní zařízení pomocí origami, což umožňovalo horizontální i vertikální elektrovodivost.[57]
Aplikace
Hlavní výhodou mikrofluidních zařízení na papíře oproti tradičním mikrofluidickým zařízením je jejich potenciál pro použití v terénu spíše než v laboratoři.[58][59] Filtrační papír je výhodný v polním prostředí, protože je schopen odstraňovat nečistoty ze vzorku a bránit jim v pohybu dolů po mikrokanále. To znamená, že částice nebudou bránit přesnosti testů na papíře, pokud se používají venku.[59] Mikrofluidní zařízení na papíře mají také malou velikost (přibližně několik mm až 2 cm na délku a šířku)[59][60][61] ve srovnání s jinými mikrofluidními platformami, jako jsou mikrofluidní zařízení na bázi kapiček, která často používají skleněné diapozitivy až do délky 75 mm.[62][63] Vzhledem ke své malé velikosti a relativně odolnému materiálu jsou mikrofluidní zařízení na papíře přenosná.[58][59] Papírová zařízení jsou také relativně levná. Filtrační papír je velmi levný, stejně jako většina vzorovacích činidel používaných při výrobě mikrokanálů, včetně PDMS a vosk. Většina hlavních výrobních metod založených na papíru také nevyžaduje drahé laboratorní vybavení.[58] Díky těmto vlastnostem je papírová mikrofluidika ideální pro testování v místě péče, zejména v zemích, které nemají pokročilé lékařské diagnostické nástroje.[59] Papírová mikrofluidika se také používá k provádění testů na životní prostředí a bezpečnost potravin.[64][65][66][67] Hlavními problémy při používání této technologie jsou nedostatek výzkumu technik řízení toku, přesnosti a přesnosti, potřeba jednodušších postupů operátora v oboru a škálování výroby tak, aby splňovaly objemové požadavky globálního trhu.[33] To je do značné míry způsobeno zaměřením v tomto odvětví na efektivnější a hospodárnější využití současných výrobních kanálů na bázi křemíku k komercializovaným technologiím LOC.[68]
Detekce glukózy
Mikrofluidní zařízení na papíře byla navržena pro monitorování široké škály zdravotních potíží. Glukóza hraje důležitou roli při cukrovce a rakovině,[69] a může být detekován prostřednictvím katalytického cyklu zahrnujícího glukózooxidáza, peroxid vodíku, a křenová peroxidáza která často iniciuje reakci mezi glukózou a barevným indikátorem jodid draselný na papírovém mikrofluidním zařízení.[69] Toto je příklad kolorimetrická detekce. První mikrofluidní zařízení na papíře, vyvinuté skupinou George Whitesidese na Harvardu, dokázalo současně detekovat bílkoviny i glukózu prostřednictvím reakcí na změnu barvy (jodid draselný reakce na glukózu a tetrabromofenolová modř reakce na protein BSA ).[59] Spodní část papírového zařízení je vložena do roztoku vzorku připraveného v laboratoři a je pozorováno množství změny barvy.[59] Nověji bylo vyvinuto papírové mikrofluidní zařízení využívající kolorimetrickou detekci ke kvantifikaci glukózy v krevní plazmě. Krevní plazma je oddělena od vzorků plné krve na voskem vytištěném zařízení, kde jsou červené krvinky aglutinovaný pomocí protilátek a krevní plazma je schopna proudit do druhého oddělení pro reakci na změnu barvy.[60] Elektrochemická detekce[70] byla v těchto zařízeních také použita. Poskytuje větší citlivost při kvantifikaci, zatímco kolorimetrická detekce se primárně používá pro kvalitativní hodnocení.[58][69] Sítotiskové elektrody[71] a elektrody přímo vytištěné na filtračním papíru[72] bylo použito. Jeden příklad papírového mikrofluidního zařízení využívajícího elektrochemickou detekci má tvar činky k izolaci plazmy z plné krve.[72] Měří se proud z peroxidu vodíku produkovaného ve výše uvedeném katalytickém cyklu a převádí se na koncentraci glukózy.[72]
3D zařízení pro detekci glukózy
Whitesidesova skupina také vyvinula 3D papírové mikrofluidní zařízení pro detekci glukózy, které může produkovat kalibrační křivky na čipu kvůli vylepšenému designu proudění tekutiny.[73] Toto 3D zařízení se skládá z vrstev papíru se vzorem mikrofluidních kanálů, které jsou spojeny vrstvami oboustranné lepicí pásky s otvory. Otvory v pásku umožňují tok mezi kanály ve střídavých vrstvách papíru, takže toto zařízení umožňuje komplikovanější cesty toku a umožňuje detekci více vzorků ve velkém počtu (až ~ 1 000) detekčních zón v poslední vrstvě papíru .[73] Více nedávno, 3D papírová mikrofluidní zařízení sestavená pomocí origami byly vyvinuty.[74] Na rozdíl od Whitesidesova designu tato zařízení využívají jednu vrstvu vzorovaného papíru, který je poté přeložen do více vrstev, než je do zařízení vstříknut roztok vzorku.[74] Následně lze zařízení rozložit a každou vrstvu zařízení lze analyzovat na současnou detekci více analytů.[74] Toto zařízení je jednodušší a levněji vyrobitelné než výše uvedené zařízení využívající více vrstev papíru.[73][74] Míchání mezi kanály v různých vrstvách nebylo problémem ani v jednom zařízení, takže obě zařízení byla úspěšná při kvantifikaci glukózy a BSA ve více vzorcích současně.[73][74]
Zkoušky životního prostředí a bezpečnosti potravin
Papírová mikrofluidní zařízení mají několik aplikací mimo lékařskou oblast. Například mikrofluidika na papíře byla hojně používána v monitorování životního prostředí.[64][65][66][67] Byla vyvinuta dvě nedávná zařízení pro detekci Salmonella[65] a E-coli[64]. Druhé zařízení bylo konkrétně použito k detekci E-coli v sedmi polních vzorcích vody z Tucsonu v Arizoně.[64] Konjugováno s protilátkou polystyren částice byly vloženy do středu mikrofluidního kanálu po vstupu vzorku. Imunoaglutinace nastává, když vzorky obsahují Salmonella nebo E-colipřicházejí do styku s těmito částicemi.[64][65] Množství imunoaglutinace lze korelovat se zvýšením Mie rozptyl světla, které bylo detekováno speciální aplikací pro chytré telefony při okolním světle.[64][65] Pro detekci pesticidů v potravinářských výrobcích, jako je jablečný džus a mléko, se také používala mikrofluidika na papíře.[66] Použitý nedávný design piezoelektrický inkoustový tisk pro potisk papíru s enzymem acetylcholinesteráza (AChE) a substrát indofenylacetát (IPA) a k detekci bylo použito toto mikrofluidní zařízení na bázi papíru organofosfátové pesticidy (AChE inhibitory ) prostřednictvím snížení modro-fialové barvy.[66] Toto zařízení se vyznačuje použitím bioaktivního papíru místo přihrádek s předem uloženými reagenty a bylo prokázáno, že má dobrou dlouhodobou stabilitu, takže je ideální pro polní použití.[66] Novější mikrofluidní design na bázi papíru využíval senzor, který se skládal z fluorescenčně značeného jednovláknová DNA (ssDNA) spolu s grafen oxid na svém povrchu, aby současně detekoval těžké kovy a antibiotika v potravinářských výrobcích.[67] Těžké kovy zvýšily intenzitu fluorescence, zatímco antibiotika snížila intenzitu fluorescence.[67] V poslední době se papírová zařízení stala velmi atraktivní pro výrobu levných, jednorázových a pohodlných analytických zařízení pro stanovení reaktivního fosfátu ve vodě. Tato zařízení využívají molybdenová modrá protokol pro detekci fosfátů.[49]
Reference
- ^ Berthier, Jean; Brakke, Kenneth A .; Berthier, Erwin (2016). Otevřete mikrofluidiku. John Wiley & Sons, Inc., str. 229–256. doi:10.1002 / 9781118720936.ch7. ISBN 9781118720936.
- ^ Prvky kapilárního toku iMechanica
- ^ Liu, M .; et al. (2018). „Ladění kapilární penetrace v porézním médiu: Kombinace geometrických a odpařovacích efektů“ (PDF). International Journal of Heat and Mass Transfer. 123: 239–250. doi:10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2018.02.101.
- ^ Dixit, Chandra K .; Kaushik, Ajeet (2016-10-13). Mikrofluidika pro biology: Základy a aplikace. Springer. ISBN 9783319400365.
- ^ Masoodi, Reza; Pillai, Krishna M. (2012-10-26). Odsávání v porézních materiálech: tradiční a moderní přístupy k modelování. CRC Press. ISBN 9781439874325.
- ^ Washburn, Edward W. (1921-03-01). "Dynamika kapilárního toku". Fyzický přehled. 17 (3): 273–283. Bibcode:1921PhRv ... 17..273W. doi:10.1103 / PhysRev.17.273.
- ^ Cai, Jianchao; Yu, Boming (01.09.2011). „Diskuse o vlivu mučivosti na kapilární imbibici v porézních médiích“. Transport v porézních médiích. 89 (2): 251–263. doi:10.1007 / s11242-011-9767-0. ISSN 0169-3913. S2CID 122423399.
- ^ Berthier, Jean; Brakke, Kenneth A. (2012). Fyzika mikrokapiček - Berthier - Wiley Online knihovna. doi:10.1002/9781118401323. ISBN 9781118401323.
- ^ Bejan, Adrian (2013). "Frontmatter". Konvekční přenos tepla. John Wiley & Sons, Inc., str. I – xxxiii. doi:10.1002 / 9781118671627.fmatter. ISBN 9781118671627.
- ^ Darcy, Henry (1856). Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Exposition et application des principes à suivre et des formules à zamestnávatel dans les questions de distribution d'eau: ouvrage terminé par un appendice relatif aux fournitures d'eau de plusieurs villes au filterge des eaux et à la manufacturing of tuyaux de fonte, de , de tole et de bitume (francouzsky). Dalmont.
- ^ Difúze v přírodních porézních médiích - transport kontaminantů, Peter Grathwohl | Springer. Témata mechaniky kapalin v prostředí. Springer. 1998. ISBN 9780792381020.
- ^ „Papírová mikrofluidní zařízení: recenze 2017 - Elveflow“. Elveflow. Citováno 2018-02-06.
- ^ Galindo-Rosales, Francisco José (26. 05. 2017). Složité proudy tekutin v mikrofluidice. Springer. ISBN 9783319595931.
- ^ Yamada, Kentaro; Shibata, Hiroyuki; Suzuki, Koji; Citterio, Daniel (29.03.2017). „Směrem k praktické aplikaci papírové mikrofluidiky pro lékařskou diagnostiku: nejnovější stav a výzvy“. Laboratoř na čipu. 17 (7): 1206–1249. doi:10.1039 / C6LC01577H. ISSN 1473-0189. PMID 28251200. S2CID 5042653.
- ^ Carrilho, Emanuel; Martinez, Andres W .; Whitesides, George M. (2009-08-15). „Porozumění voskovému tisku: Jednoduchý proces mikroskopického střídání pro papírovou mikrofluidiku“. Analytická chemie. 81 (16): 7091–7095. doi:10.1021 / ac901071p. ISSN 0003-2700. PMID 20337388. S2CID 17429027.
- ^ Yamada, Kentaro; Henares, Terence G .; Suzuki, Koji; Citterio, Daniel (2015-04-27). „Mikrofluidní analytická zařízení tištěná inkoustovým tiskem na papíře“. Angewandte Chemie International Edition. 54 (18): 5294–5310. doi:10.1002 / anie.201411508. ISSN 1521-3773. PMID 25864471.
- ^ Asano, Hitoshi; Shiraishi, Yukihide (09.07.2015). „Vývoj papírového mikrofluidního analytického zařízení pro stanovení železa pomocí fotomasky vytištěné na 3D tiskárně pro výrobu hydrofilních a hydrofobních zón na papíře fotolitografií“. Analytica Chimica Acta. 883: 55–60. doi:10.1016 / j.aca.2015.04.014. ISSN 0003-2670. PMID 26088776.
- ^ Park, C., Han, Y. D., Kim, H. V., Lee, J., Yoon, H. C., & Park, S. (2018). Oboustranný 3D tisk na papír směrem k hromadné výrobě trojrozměrných mikrofluidních analytických zařízení na bázi papíru (3D-μPAD). Lab on a Chip, 18 (11), 1533-1538. doi: 10,1039 / C8LC00367J
- ^ Wang, He; Liu, Jiangjiang; Cooks, R. Graham; Ouyang, Zheng (2010). "Papírový sprej pro přímou analýzu komplexních směsí pomocí hmotnostní spektrometrie". Angewandte Chemie International Edition. 49 (5): 877–880. doi:10.1002 / anie.200906314. ISSN 1521-3773. PMID 20049755.
- ^ Espy, Ryan D .; Muliadi, Ariel R .; Ouyang, Zheng; Cooks, R. Graham (01.07.2012). "Postřikovací mechanismus při ionizaci postřiku papírem". International Journal of Mass Spectrometry. Eugene N. Nikolaev, číslo 65. narozeniny. 325-327: 167–171. Bibcode:2012IJMSp.325..167E. doi:10.1016 / j.ijms.2012.06.017. ISSN 1387-3806.
- ^ Bereman, Michael S .; Walker, Glenn; Murray, Ian (2016-06-20). „Zlepšení analytického výkonu a všestrannosti hmotnostní spektrometrie rozprašováním papíru pomocí papírové mikrofluidiky“. Analytik. 141 (13): 4065–4073. Bibcode:2016Ana ... 141,4065 mil. doi:10.1039 / C6AN00649C. ISSN 1364-5528. PMID 27138343. S2CID 11917032.
- ^ Coltro, Wendell K. T .; Vaz, Boniek G .; Abdelnur, Patrícia V .; Lobo-Júnior, Eulício Oliveira; Carvalho, Thays Colletes de; Duarte, Lucas Costa (01.01.2016). „3D tisk mikrofluidních zařízení pro hmotnostní spektrometrii s přímým postřikem ionizací pomocí papíru“. Analytické metody. 8 (3): 496–503. doi:10.1039 / C5AY03074A. ISSN 1759-9679.
- ^ Manicke, Nicholas E .; Yang, Qian; Wang, He; Oradu, Sheran; Ouyang, Zheng; Cooks, R. Graham (01.03.2011). "Hodnocení ionizace papírového spreje pro kvantifikaci léčiv v krevních skvrnách". International Journal of Mass Spectrometry. John Fenn Honor Issue. 300 (2): 123–129. Bibcode:2011 IJMSp.300..123M. doi:10.1016 / j.ijms.2010.06.037. ISSN 1387-3806.
- ^ Espy, Ryan D .; Teunissen, Sebastiaan Frans; Manicke, Nicholas E .; Ren, Yue; Ouyang, Zheng; van Asten, Arian; Cooks, R. Graham (05.08.2014). „Papírová a extrakční sprejová hmotnostní spektrometrie pro přímou a současnou kvantifikaci osmi drog zneužívaných v plné krvi“. Analytická chemie. 86 (15): 7712–7718. doi:10.1021 / ac5016408. ISSN 0003-2700. PMID 24970379.
- ^ Zhang, Yun; Ju, Yue; Huang, Chengsi; Wysocki, Vicki H. (02.02.2014). "Ionizace papírového spreje nekovalentních proteinových komplexů". Analytická chemie. 86 (3): 1342–1346. doi:10.1021 / ac403383d. ISSN 0003-2700. PMID 24428429.
- ^ Shiroma, Leandro Yoshio; Santhiago, Murilo; Gobbi, Angelo L .; Kubota, Lauro T. (06.06.2012). „Separace a elektrochemická detekce paracetamolu a 4-aminofenolu v mikrofluidním zařízení na bázi papíru“. Analytica Chimica Acta. 725: 44–50. doi:10.1016 / j.aca.2012.03.011. ISSN 0003-2670. PMID 22502610.
- ^ Whitesides, George M .; Akbulut, Ozge; Liu, Xinyu; Deiss, Frédérique; Nie, Zhihong (2010-10-27). „Integrace mikrofluidních zařízení na papíře do komerčních elektrochemických čteček“. Laboratoř na čipu. 10 (22): 3163–3169. doi:10.1039 / C0LC00237B. ISSN 1473-0189. PMC 3060706. PMID 20927458.
- ^ Huang, Jiadong; Li, Nianqiang; Yan, Mei; Yu, Jinghua; Ge, Shenguang; Wang, Shaowei; Ge, Lei (01.05.2014). „Elektroforetická separace v mikrofluidním papírovém analytickém zařízení s bezdrátovým elektrogenerovaným chemiluminiscenčním detektorem na koloně“. Chemická komunikace. 50 (43): 5699–5702. doi:10.1039 / C3CC49770D. ISSN 1364-548X. PMID 24904944. S2CID 205847877.
- ^ Chakraborty, Suman; Dey, Ranabir; Mandal, Pratiti (2012-09-18). „Elektrokinetika s„ papírem a tužkou “. Laboratoř na čipu. 12 (20): 4026–4028. doi:10.1039 / C2LC40681K. ISSN 1473-0189. PMID 22898742.
- ^ Luo, Long; Li, Xiang; Crooks, Richard M. (2014-12-16). „Nízkonapěťové elektroforetické zařízení na bázi papíru Origami-Paper pro rychlou separaci proteinů“. Analytická chemie. 86 (24): 12390–12397. doi:10.1021 / ac503976c. ISSN 0003-2700. PMID 25456275. S2CID 24124615.
- ^ Laiwattanapaisal, Wanida; Henry, Charles S .; Chailapakul, Orawon; Dungchai, Wijitar; Songjaroen, Temsiri (2012-08-14). „Krevní separace na mikrofluidních papírových analytických zařízeních“. Laboratoř na čipu. 12 (18): 3392–3398. doi:10.1039 / C2LC21299D. ISSN 1473-0189. PMID 22782449. S2CID 7217083.
- ^ Přizpůsobení kapilárního toku v porézních médiích
- ^ A b Fu, Elain; Downs, Corey (2017). "Pokrok ve vývoji a integraci nástrojů pro řízení toku tekutin v papírové mikrofluidice". Laboratoř na čipu. 17 (4): 614–628. doi:10.1039 / c6lc01451h. PMID 28119982.
- ^ A b C Hamedi, Mahiar M .; Ainla, Alar; Güder, Firat; Christodouleas, Dionysios C .; Fernández-Abedul, M. Teresa; Whitesides, George M. (červenec 2016). „Integrace elektroniky a mikrofluidiky na papíře“. Pokročilé materiály. 28 (25): 5054–5063. doi:10.1002 / adma.201505823. PMID 27135652.
- ^ Nge, Pamela N .; Rogers, Čad I .; Woolley, Adam T. (10.04.2013). „Pokroky v mikrofluidních materiálech, funkcích, integraci a aplikacích“. Chemické recenze. 113 (4): 2550–2583. doi:10.1021 / cr300337x. ISSN 0009-2665. PMC 3624029. PMID 23410114.
- ^ A b C Dungchai, Wijitar; Chailapakul, Orawon; Henry, Charles S. (2009-07-15). „Elektrochemická detekce pro mikrofluidiku založenou na papíru“. Analytická chemie. 81 (14): 5821–5826. doi:10.1021 / ac9007573. ISSN 0003-2700. PMID 19485415.
- ^ A b C d E F G h i j Zhang, Yan; Zhang, Lina; Cui, Kang; Ge, Shenguang; Cheng, Xin; Yan, Mei; Yu, Jinghua; Liu, Hong (prosinec 2018). "Flexibilní elektronika založená na mikro / nanostrukturovaném papíru". Pokročilé materiály. 30 (51): 1801588. doi:10.1002 / adma.201801588. PMID 30066444.
- ^ Ko, Hyojin; Lee, Jumi; Kim, Yongjun; Lee, Byeongno; Jung, Chan-Hee; Choi, Jae-Hak; Kwon, Oh-Sun; Shin, Kwanwoo (duben 2014). "Aktivní digitální mikrofluidní papírové čipy s inkoustovými tištěnými vzorovanými elektrodami". Pokročilé materiály. 26 (15): 2335–2340. doi:10.1002 / adma.201305014. PMID 24729060.
- ^ Su, Wenjing; Cook, Benjamin S .; Fang, Yunnan; Tentzeris, Manos M. (prosinec 2016). „Plně inkoustově tištěná mikrofluidika: řešení nízkonákladové rychlé trojrozměrné výroby mikrofluidik s mnoha elektrickými a snímacími aplikacemi“. Vědecké zprávy. 6 (1): 35111. doi:10.1038 / srep35111. ISSN 2045-2322. PMC 5054388. PMID 27713545.
- ^ Grell, Max; Večeře, plechovka; Le, Thao; Lauri, Alberto; Nunez Bajo, Estefania; Kasimatis, Michael; Barandun, Giandrin; Maier, Stefan A .; Cass, Anthony E. G .; Güder, Firat (leden 2019). „Autokatalytická metalizace tkanin pomocí Si inkoustu pro biosenzory, baterie a sběr energie“. Pokročilé funkční materiály. 29 (1): 1804798. doi:10.1002 / adfm.201804798. PMC 7384005. PMID 32733177.
- ^ Hoppmann, Eric P .; Yu, Wei W .; White, Ian M. (říjen 2013). "Vysoce citlivé a flexibilní inkoustové tiskové senzory SERS na papíře". Metody. 63 (3): 219–224. doi:10.1016 / j.ymeth.2013.07.010. PMID 23872057.
- ^ Mandal, Pratiti; Dey, Ranabir; Chakraborty, Suman (2012). „Elektrokinetika pomocí zařízení„ papír a tužka “. Laboratoř na čipu. 12 (20): 4026–8. doi:10.1039 / c2lc40681k. ISSN 1473-0197. PMID 22898742.
- ^ A b Kurra, Narendra; Kulkarni, Giridhar U. (2013). „Pencil-on-paper: electronic devices“. Laboratoř na čipu. 13 (15): 2866. doi:10.1039 / c3lc50406a. ISSN 1473-0197. PMID 23753048.
- ^ A b Yang, Hongmei; Kong, Qingkun; Wang, Shaowei; Xu, Jinmeng; Bian, Zhaoquan; Zheng, Xiaoxiao; Ma, Chao; Ge, Shenguang; Yu, Jinghua (listopad 2014). „Ručně tažené a psané elektrochemiluminiscenční imunozařízení perem na papíře napájené z dobíjecí baterie pro levné testování v místě péče“. Biosenzory a bioelektronika. 61: 21–27. doi:10.1016 / j.bios.2014.04.051. PMID 24841090.
- ^ Pal, Aniket; Cuellar, Hugo E .; Kuang, Randy; Caurin, Heloisa F. N .; Goswami, Debkalpa; Martinez, Ramses V. (říjen 2017). „Elektrochemická zařízení na papíře s vlastním napájením pro citlivé testování v místě péče“. Pokročilé materiálové technologie. 2 (10): 1700130. doi:10.1002 / admt.201700130.
- ^ Zhang, Xiaowei; Li, Jing; Chen, Chaogui; Lou, Baohua; Zhang, Lingling; Wang, Erkang (2013). „Mikrofluidní origami elektrochemiluminiscenční biosenzovací platforma s vlastním pohonem“. Chemická komunikace. 49 (37): 3866. doi:10.1039 / c3cc40905h. ISSN 1359-7345. PMID 23545564.
- ^ Adkins, Jaclyn A .; Boehle, Katherine; Příteli, Coline; Chamberlain, Briana; Bisha, Bledar; Henry, Charles S. (2017-03-21). „Kolorimetrická a elektrochemická detekce bakterií pomocí tištěných papírů a analytických zařízení založených na průhlednosti“. Analytická chemie. 89 (6): 3613–3621. doi:10.1021 / acs.analchem.6b05009. ISSN 0003-2700. PMID 28225595.
- ^ Nie, Zhihong; Nijhuis, Christian A .; Gong, Jinlong; Chen, Xin; Kumachev, Alexander; Martinez, Andres W .; Narovlyansky, Max; Whitesides, George M. (2010). „Elektrochemické snímání v mikrofluidních zařízeních na papíře“. Laboratorní čip. 10 (4): 477–483. doi:10.1039 / B917150A. ISSN 1473-0197. PMC 3065124. PMID 20126688.
- ^ A b Heidari-Bafroui, Hojat; Ribeiro, Brenno; Charbaji, Amer; Anagnostopoulos, Constantine; Faghri, Mohammad (2020-10-16). „Přenosný infračervený světelný box pro zlepšení detekčních limitů papírových fosfátových zařízení“. Měření: 108607. doi:10.1016 / j. Měření.2020.108607. ISSN 0263-2241.
- ^ Ge, Lei; Wang, Shoumei; Yu, Jinghua; Li, Nianqiang; Ge, Shenguang; Yan, Mei (2013-06-25). „Molekulárně potištěná polymerní roubovaná porézní au-papírová elektroda pro mikrofluidní elektro-analytické zařízení Origami“. Pokročilé funkční materiály. 23 (24): 3115–3123. doi:10.1002 / adfm.201202785.
- ^ Li, Li; Zhang, Yan; Liu, Fang; Ne, min; Liang, Linlin; Ge, Shenguang; Yu, Jinghua (2015). „Vizuální stanovení toku sirovodíku v reálném čase pomocí papírové elektrody s dutým kanálem“. Chemická komunikace. 51 (74): 14030–14033. doi:10.1039 / C5CC05710H. ISSN 1359-7345. PMID 26248032.
- ^ A b C Xu, Jinmeng; Zhang, Yan; Li, Li; Kong, Qingkun; Zhang, Lina; Ge, Shenguang; Yu, Jinghua (2018-01-31). „Kolorimetrické a elektrochemiluminiscenční duální snímání olověných iontů na základě integrovaného zařízení Lab-on-Paper“. ACS Applied Materials & Interfaces. 10 (4): 3431–3440. doi:10.1021 / acsami.7b18542. ISSN 1944-8244. PMID 29318883.
- ^ Li, Weiping; Li, Long; Ge, Shenguang; Song, Xianrang; Ge, Lei; Yan, Mei; Yu, Jinghua (2013). „3D origami mnohonásobný elektrochemiluminiscenční imunozařízení založené na porézní stříbrno-papírové elektrodě a mnohonásobně značených nanoporézních sférách zlato-uhlík“. Chemická komunikace. 49 (70): 7687. doi:10.1039 / c3cc42662a. ISSN 1359-7345. PMID 23722913.
- ^ Li, Weiping; Li, Long; Li, Meng; Yu, Jinghua; Ge, Shenguang; Yan, Mei; Song, Xianrang (2013). „Vývoj 3D multiplexní elektrochemické imunozařízení využívající nanoporézní stříbrno-papírovou elektrodu a nanoporézní zlato-chitosan funkcionalizovaný ionty kovů“. Chemická komunikace. 49 (83): 9540–2. doi:10.1039 / c3cc44955f. ISSN 1359-7345. PMID 23929038.
- ^ Yang, Hongmei; Zhang, Yan; Li, Li; Zhang, Lina; Lan, Feifei; Yu, Jinghua (2017-07-18). „Cyto zařízení Lab-on-Paper podobné sudoku s dvojím vylepšením strategie elektrochemiluminiscence meziproduktů“. Analytická chemie. 89 (14): 7511–7519. doi:10.1021 / acs.analchem.7b01194. ISSN 0003-2700. PMID 28635254.
- ^ Liang, Linlin; Lan, Feifei; Yin, Xuemei; Ge, Shenguang; Yu, Jinghua; Yan, Mei (září 2017). „Kovem vylepšená fluorescenční / vizuální bimodální platforma pro multiplexní ultrazvukovou detekci mikroRNA pomocí opakovaně použitelných papírových analytických zařízení“. Biosenzory a bioelektronika. 95: 181–188. doi:10.1016 / j.bios.2017.04.027. PMID 28458183.
- ^ A b Zhang, Yan; Li, Li; Zhang, Lina; Ge, Shenguang; Yan, Mei; Yu, Jinghua (leden 2017). „In-situ syntetizované polypyrrol-celulózové vodivé sítě pro potenciálně laditelný skládací papír“. Nano energie. 31: 174–182. doi:10.1016 / j.nanoen.2016.11.029.
- ^ A b C d Li, Xu; Ballerini, David R .; Shen, Wei (02.03.2012). „Pohled na mikrofluidiku na papíře: současný stav a budoucí trendy“. Biomikrofluidika. 6 (1): 011301–011301–13. doi:10.1063/1.3687398. ISSN 1932-1058. PMC 3365319. PMID 22662067.
- ^ A b C d E F G Martinez, Andres W .; Phillips, Scott T .; Butte, Manish J .; Whitesides, George M. (2007). „Vzorovaný papír jako platforma pro levné, maloobjemové a přenosné biologické testy“. Angewandte Chemie International Edition v angličtině. 46 (8): 1318–1320. doi:10.1002 / anie.200603817. ISSN 1433-7851. PMC 3804133. PMID 17211899.
- ^ A b Yang, Xiaoxi; Forouzan, Omid; Brown, Theodore P .; Shevkoplyas, Sergey S. (2012-01-21). „Integrovaná separace krevní plazmy z plné krve pro mikrofluidní papírová analytická zařízení“. Laboratoř na čipu. 12 (2): 274–280. doi:10.1039 / c1lc20803a. ISSN 1473-0189. PMID 22094609.
- ^ Yu, Jinghua; Ge, Lei; Huang, Jiadong; Wang, Shoumei; Ge, Shenguang (07.04.2011). „Mikrofluidní papírový chemiluminiscenční biosenzor pro současné stanovení glukózy a kyseliny močové“. Laboratoř na čipu. 11 (7): 1286–1291. doi:10.1039 / c0lc00524j. ISSN 1473-0189. PMID 21243159.
- ^ Clausell-Tormos, Jenifer; Lieber, Diana; Baret, Jean-Christophe; El-Harrak, Abdeslam; Miller, Oliver J .; Frenz, Lucas; Blouwolff, Joshua; Humphry, Katherine J .; Köster, Sarah (květen 2008). „Mikrofluidní platformy na bázi kapiček pro zapouzdření a screening savčích buněk a mnohobuněčných organismů“. Chemie a biologie. 15 (5): 427–437. doi:10.1016 / j.chembiol.2008.04.004. ISSN 1074-5521. PMID 18482695.
- ^ Baret, Jean-Christophe; Miller, Oliver J .; Taly, Valerie; Ryckelynck, Michaël; El-Harrak, Abdeslam; Frenz, Lucas; Rick, Christian; Samuels, Michael L.; Hutchison, J. Brian (2009-07-07). „Třídění kapiček aktivovaných fluorescencí (FADS): efektivní třídění mikrofluidních buněk na základě enzymatické aktivity“. Laboratoř na čipu. 9 (13): 1850–1858. doi:10.1039 / b902504a. ISSN 1473-0197. PMID 19532959. S2CID 26768467.
- ^ A b C d E F Park, Tu San; Yoon, Jeong-Yeol (2015-03-01). "Smartphone Detection of Escherichia coli From Field Water Samples on Paper Microfluidics". Deník senzorů IEEE. 15 (3): 1902–1907. Bibcode:2015ISenJ..15.1902P. doi:10.1109/JSEN.2014.2367039. S2CID 34581378.
- ^ A b C d E Park, Tu San; Li, Wenyue; McCracken, Katherine E.; Yoon, Jeong-Yeol (2013-12-21). "Smartphone quantifies Salmonella from paper microfluidics". Laboratoř na čipu. 13 (24): 4832–4840. doi:10.1039/c3lc50976a. ISSN 1473-0189. PMID 24162816.
- ^ A b C d E Hossain, S. M. Zakir; Luckham, Roger E.; McFadden, Meghan J.; Brennan, John D. (2009). "Reagentless Bidirectional Lateral Flow Bioactive Paper Sensors for Detection of Pesticides in Beverage and Food Samples". Analytická chemie. 81 (21): 9055–9064. doi:10.1021/ac901714h. PMID 19788278. S2CID 45507355.
- ^ A b C d Zhang, Yali; Zuo, Peng; Ye, Bang-Ce (2015-06-15). "A low-cost and simple paper-based microfluidic device for simultaneous multiplex determination of different types of chemical contaminants in food". Biosenzory a bioelektronika. 68: 14–19. doi:10.1016/j.bios.2014.12.042. ISSN 1873-4235. PMID 25558869.
- ^ Mohammed, Mazher Iqbal; Haswell, Steven; Gibson, Ian (2015). "Lab-on-a-chip or Chip-in-a-lab: Challenges of Commercialization Lost in Translation". Technologie Procedia. 20: 54–59. doi:10.1016/j.protcy.2015.07.010.
- ^ A b C Liu, Shuopeng; Su, Wenqiong; Ding, Xianting (2016-12-08). "A Review on Microfluidic Paper-Based Analytical Devices for Glucose Detection". Senzory. 16 (12): 2086. doi:10.3390/s16122086. PMC 5191067. PMID 27941634.
- ^ Dungchai, Wijitar; Chailapakul, Orawon; Henry, Charles S. (2009). "Electrochemical Detection for Paper-Based Microfluidics". Analytická chemie. 81 (14): 5821–5826. doi:10.1021/ac9007573. PMID 19485415. S2CID 11155709.
- ^ Noiphung, Julaluk; Songjaroen, Temsiri; Dungchai, Wijitar; Henry, Charles S.; Chailapakul, Orawon; Laiwattanapaisal, Wanida (2013-07-25). "Electrochemical detection of glucose from whole blood using paper-based microfluidic devices". Analytica Chimica Acta. 788: 39–45. doi:10.1016/j.aca.2013.06.021. ISSN 1873-4324. PMID 23845479.
- ^ A b C Li, Zedong; Li, Fei; Hu, Jie; Wee, Wei Hong; Han, Yu Long; Pingguan-Murphy, Belinda; Lu, Tian Jian; Xu, Feng (2015-08-21). "Direct writing electrodes using a ball pen for paper-based point-of-care testing". Analytik. 140 (16): 5526–5535. Bibcode:2015Ana...140.5526L. doi:10.1039/c5an00620a. ISSN 1364-5528. PMID 26079757. S2CID 1846431.
- ^ A b C d Martinez, Andres W.; Phillips, Scott T.; Whitesides, George M. (2008-12-16). "Three-dimensional microfluidic devices fabricated in layered paper and tape". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 105 (50): 19606–19611. doi:10.1073/pnas.0810903105. ISSN 1091-6490. PMC 2604941. PMID 19064929.
- ^ A b C d E Liu, Hong; Crooks, Richard M. (2011). "Three-Dimensional Paper Microfluidic Devices Assembled Using the Principles of Origami". Journal of the American Chemical Society. 133 (44): 17564–17566. doi:10.1021/ja2071779. PMID 22004329. S2CID 17481208.