[发明专利]基于3D纳米孔状结构的血液分离和分析器件的制备方法及应用

说明书

本发明提供一基于3D纳米孔状结构的血液分离和分析器件的制备方法及应用，聚乙二醇二丙烯酸酯作为前驱物；安息香双甲醚溶解于1‑乙烯基‑2‑吡咯烷酮作为光引发剂溶液；前驱物和比色反应溶液混合；加入光引发剂溶液；材料溶液加入到模组中；用365纳米紫外光照射1分钟完成胶体聚合反应，得到圆柱形胶体；圆柱形胶体粘附于支撑材料，组装成器件。本发明利用胶形成的纳米孔径3D的结构包裹或者覆盖反应物，从而使得该结构可以实现从大分子中分离小分子，可以用于以血液分离为前提条件的比色测量法，实现分离和反应能够在同一结构中完成，可以不需要多层构造。该方法具有过滤效果优秀,成本低廉，制作简单，保质期长等特点。

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及基于3D纳米孔状结构的血液分离和分析器件的制备方法及应用。

背景技术

用于快速体外检测(in vitro diagnostic(IVD)and point-of-care(POC))血液成分的基于比色法的纸芯片器件首先需要使用一些方法分离血浆和血细胞。随后对分离的血浆进行检验。这些分离方法需要使用额外的化学试剂或昂贵滤纸，这都增加了POC器件的制造成本和结构复杂程度。

目前用于POC/IVD纸基芯片的血液分离技术主要分成2大类，第一类是膜过滤法(membrane separation)，膜过滤法的种类大致分为两小类：横向分离法(lateralseparation)和纵向分离法(vertical separation)。横向分离法主要原理是通过血细胞和血浆在特定纸或者膜中的流速不同而产生的滞留时间(retention time)不同，从而分离血浆和血细胞。纵向分离法主要是通过使用低孔径过滤膜过滤除去血细胞。第二类主要是红血球凝聚法(Separation based on hemagglutination)。该方法通过在纸上涂层红细胞凝聚素(hemagglutinin)来凝聚红细胞，从而分离红细胞和血浆。

横向膜过滤法(lateral separation)：该方法主要通过使用薄膜或者滤纸(LF1,MF1,VF1和VF2等)过滤血细胞。原理是通过血细胞和血浆在该多孔材料中的流速不同从而过滤。血细胞由于体积大从而会被多孔材料捕获甚至停留在表面,而血浆则会持续流动到信号响应区域。该方法的POC/IVD芯片主要分为两大区域：(1)捕获区(trapping zone),(2)反应区(sensing zone)。捕获区和反应区相互平行并常使用不同的两种材料。此方法缺点：

(1)制作繁琐，需要最少2种基底材料通过特殊的粘合技术结合在一起，并且对于材料孔径挑剔。

(2)过滤效率低，对于高血球密度或者高血红蛋白浓度的样品无法做到良好过滤。

(3)反应区底物浓度需求大，由于并不能有效完全过滤血液中的大分子干扰，导致酶的效率低下，从而在反应区不得不使用高浓度反应物来提高信噪比。

(4)流速度缓慢，血液需要流动较长时间才能到达反应区域，从而影响后续的测试速度。

(5)保存时间短，由于酶直接附着在纸质基底上导致酶容易失活，从而导致产品保质期短。

纵向膜过滤法(vertical separation)：该方法主要通过使用小孔径(小于红细胞直径)过滤薄膜(PALLblood separation membrane等)来过阻挡血液中的大体积血细胞流动从而分离血细胞和血浆。血浆可以通过重力作用穿过这种多孔结构达到下层区域。使用该方法的POC/IVD芯片主要分为两大层次(1)过滤层(trapping layer),(2)反应层(sensing layer).两层之间常常纵向堆叠。此方法缺点：

(1)制作繁琐，需要最少两层结构通过特殊的粘合技术结合在一起。

(2)造价昂贵，此种血液过滤薄膜技术被PALL^TM垄断导致其价格及其昂贵。