基于纸基微芯片的样本前处理方法研究进展

马亚星; 顾梦杰; 李旭东; 沈先涛

doi:10.12452/j.fxcsxb.240930431

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于纸基微芯片的样本前处理方法研究进展

综述 | 更新时间：2025-01-03

- 基于纸基微芯片的样本前处理方法研究进展
- Progress in Microfluidic Paper-based Analytical Devices of Sample Pre-preparation Methods
- 分析测试学报 2025年44卷第1期页码：91-98
- 作者机构：
  
  华中科技大学同济医学院公共卫生学院，湖北武汉 430030
- 作者简介：
  
  沈先涛，教授，研究方向：新型样品前处理技术，E-mail：xtshenlab@hust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(22276066)
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.240930431
  中图分类号： O652.6;TQ576.2
- 纸质出版日期：2025-01-15，
  
  收稿日期：2024-09-30，
  
  修回日期：2024-11-05，
- 稿件说明：
移动端阅览
马亚星,顾梦杰,李旭东,沈先涛.基于纸基微芯片的样本前处理方法研究进展[J].分析测试学报,2025,44(01):91-98.

MA Ya-xing,GU Meng-jie,LI Xu-dong,SHEN Xian-tao.Progress in Microfluidic Paper-based Analytical Devices of Sample Pre-preparation Methods[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(01):91-98.
马亚星,顾梦杰,李旭东,沈先涛.基于纸基微芯片的样本前处理方法研究进展[J].分析测试学报,2025,44(01):91-98. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.240930431.

MA Ya-xing,GU Meng-jie,LI Xu-dong,SHEN Xian-tao.Progress in Microfluidic Paper-based Analytical Devices of Sample Pre-preparation Methods[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(01):91-98. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.240930431.

摘要

纸基微芯片（μPADs）是一种以纸质材料为基底的简易、便携式检测平台，在临床诊断、食品质量控制和环境监测等领域显示出极大的应用前景。作为快速检测平台，纸基微芯片除了需要对目标物进行快速定量，还要完成样本的前处理过程。科学家近年来开发了多种基于纸基微芯片的样本前处理方法，用于不同样本中目标物的分析。由于纸基具有强兼容性能，增强纸基芯片的样本前处理功能并将其与各种快速检测方法联用，能极大地扩展纸基微芯片的应用领域。该文对纸基微芯片的自驱动以及纸基微芯片自驱动与外驱动相结合的样本前处理方法进行了总结，概述了纸基微芯片在目标分析物提取、富集等前处理方面的研究进展，探讨了各种纸基微芯片前处理方法的优点和局限性。另外还展望了纸基微芯片的发展方向—除了不断提高样品前处理能力来扩展其在样本制备中的应用，还需要开发商业化的纸基微芯片来满足各类行业的检测需求。

Abstract

Microfluidic paper-based analytical devices（μPADs） are straightforward，portable testing platforms based on paper materials that demonstrate significant potential for applications in domains such as clinical diagnosis，food quality control，and environmental monitoring. As a rapid detection platform，μPADs need to complete the sample pre-treatment process in addition to the rapid quantification of the target. In recent years，scientists have developed a variety of sample pre-treatment methods based on paper-based chips for the analysis of targets in different samples. Due to the strong compatibility of paper，enhancing the sample pre-treatment function of paper-based chips and linking them with various rapid detection methods can greatly expand the application areas of μPADs. This paper presents a summary of the sample pretreatment methods that including the paper-based chips with self-driving and the paper-based chips with external driving combined self-driving. It also outlines the research progress of paper-based chips in target analytes separation and enrichment，and discusses the advantages and limitations of various paper-based chips pre-treatment methods. Furthermore，this paper looks at the direction of μPADs，which need to be developed commercially to meet the testing needs of various industries，in addition to continuously improving sample preprocessing capabilities to expand their application in sample preparation.

关键词

快速分析纸基微芯片分离驱动前处理

Keywords

rapid analysismicrofluidic paper-based analytical devicesseparationdrivingpre-preparation

references

Nguyen M P，Kelly S P，Wydallis J B，Henry C S. Anal. Chim. Acta，2020，1100：156-162.

Mako T L，Levenson A M，Levine M. ACS Sens.，2020，5（4）：1207-1215.

Carrell C S，Wydallis R M，Bontha M，Boehle K E，Beveridge J R，Geiss B J，Henry C S. RSC Adv.，2019，9（50）：29078-29086.

Srisa-Art M，Boehle K E，Geiss B J，Henry C S. Anal. Chem.，2018，90（1）：1035-1043.

Teengam P，Siangproh W，Tontisirin S，Jiraseree-Amornkun A，Chuaypen N，Tangkijvanich P，Henry C S，Ngamrojanavanich N，Chailapakul O. Sens. Actuators B，2021，326：128825.

Liu D，Ju C H，Han C，Shi R，Chen X H，Duan D M，Yan J H，Yan X Y. Biosens. Bioelectron.，2021，173：112817.

Noviana E，Ozer T，Carrell C S，Link J S，McMahon C，Jang I，Henry C S. Chem. Rev.，2021，121（19）：11835-11885.

Yu L，Shi Z Z. Lab Chip，2015，15（7）：1642-1645.

Asano H，Shiraishi Y. Anal. Chim. Acta，2015，883：55-60.

Carrilho E，Martinez A W，Whitesides G M. Anal. Chem.，2009，81：7091-7095.

Espinosa A，Diaz J，Vazquez E，Acosta L，Santiago A，Cunci L. Talanta Open，2022，6：100142.

Renault C，Koehne J，Ricco A J，Crooks R M. Langmuir，2014，30：7030-7036.

Raj N，Breedveld V，Hess D W. Lab Chip，2019，19（19）：3337-3343.

Li X，Tian J F，Nguyen T，Shen W. Anal. Chem.，2008，80：9131-9134.

Deng Y F，Li Q Z，Zhou Y H，Qian J. ACS Appl. Mater. Interfaces，2021，13：57084-57091.

Maejima K，Tomikawa S，Suzuki K，Citterio D. RSC Adv.，2013，3：9258-9263.

Olkkonen J，Lehtinen K，Erho T. Anal. Chem.，2010，82：10246-10250.

Costa-Rama E，Fernández-Abedul M T. Biosensors（Basel），2021，11（2）：51.

Curto V F，Lopez-Ruiz N，Capitan-Vallvey L F，Palma A J，Benito-Lopez F，Diamond D. RSC Adv.，2013，3：18811-18816.

Dornelas K L，Dossi N，Piccin E. Anal. Chim. Acta，2015，858：82-90.

Sun H，Li W B，Dong Z Z，Hu C，Leung C H，Ma D L，Ren K G. Biosens. Bioelectron.，2018，99：361-367.

Cai L F，Xu C X，Lin S H，Luo J T，Wu M D，Yang F. Biomicrofluidics，2014，8（5）：056504.

Phillips E A，Shen R，Zhao S，Linnes J C. Lab Chip，2016，16（21）：4230-4236.

Zhao Y，Zhang P P，Wang J，Zhou L，Yang R F. Biosens. Bioelectron.，2020，152：112037.

Kishnani V，Park S，Nakate U T，Mondal K，Gupta A. Biomed. Microdevices，2021，24（1）：2.

Mou L，Jiang X Y. Adv. Healthcare Mater.，2017，6：1601403.

Fu L M，Wang Y N. Trends Anal. Chem.，2018，107：196-211.

Lam T，Devadhasan J P，Howse R. Sci. Rep.，2017，7（1）：1188.

Liang S J，Mao J K，Gong C，Yu D D，Zhou J G. Chin. J. Anal. Chem.（梁斯佳，毛基锴，龚晨，于东冬，周建光.分析化学），2019，47（12）：1878-1886.

Cui R Y，Li M N，Fang T，Yuan C，Yan D P. Chem. Edu.（崔若宇，李美娜，方婷，袁晨，闫东鹏. 化学教育），2018，39（4）：22-24.

Hao G Y，Tian H Y，Zhang Z，Qin X X，Yang T，Yuan L，Yang X B. Microchem. J.，2023，190：108674.

Yuan M，Li C，Zheng Y Z，Cao H，Ye T，Wu X X，Hao L L，Yin F Q，Yu J S，Xu F. Talanta，2024，266（Pt 2）：125112.

Liu H，Crooks R M. J. Am. Chem. Soc.，2011，133：17564-17566.

Chinnadayyala S R，Park J，Le H T N，Santhosh M，Kadam A N，Cho S. Biosens. Bioelectron.，2019，126：68-81.

Sun X G，Li B W，Qi A J，Tian C G，Han J L，Shi Y J，Lin B C，Chen L X. Talanta，2018，178：426-431.

Weng X，Ahmed S R，Neethirajan S. Sens. Actuators B，2018，265：242-248.

Govindarajan A V，Ramachandran S，Vigil G D，Yager P，Böhringer K F. Lab Chip，2012，12（1）：174-181.

Hoppmann E P，Wei W Y，White I M. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.，2013，20（3）：195-204.

Zhao Y F，Pan X X，Zhang L R，Xu Y Y，Li C H，Wang J D，Ou J Y，Xiu X W，Man B Y，Yang C. RSC Adv.，2017，7（58）：36516-36524.

Yang X，Forouzan O，Brown T P，Shevkoplyas S S. Lab Chip，2012，12（2）：274-280.

Chiu R Y，Jue E，Yip A T，Berg A R，Wang S J，Kivnick A R，Nguyen P T，Kamei D T. Lab Chip，2014，14（16）：3021-3028.

Xu Y Y，Man P H，Huo Y Y，Ning T Y，Li C H，Man B Y，Yang C. Sens. Actuators B，2018，265：302-309.

Yi L L，Zhang J，Wu J D，Zhuang Y，Song Q，Zhao L，Liang M H，Li G Q，Hu B，Yin P J，Castel H，Maciuk A，Figadere B. Biosens. Bioelectron.，2024，264：116665.

Huang Z F，Nagpal A，Siddhanta S，Barman I. J. Raman Spectrosc.，2018，49（9）：1552-1558.

Cao R，Pan Z R，Tang H，Wu J，Tian J F，Nilghaz A，Li M. Chem. Eng. J.，2020，391：123522.

Wong S Y，Cabodi M，Rolland J，Klapperich C M. Anal. Chem.，2014，86（24）：11981-11985.

Syms R. Biomicrofluidics，2017，11（4）：044116.

Chaiyo S，Siangproh W，Apilux A，Chailapakul O. Anal. Chim. Acta，2015，866：75-83.

Duy Vu T，Thang Nguyen D，Yen Thi Nguyen H，Hoang Do H，Duc Pham T，Thanh Le S，Ngoc Vu L. Spectrochim. Acta A，2024，313：124137.

López Marzo A M，Pons J，Blake D A，Merkoçi A. Anal. Chem.，2013，85（7）：3532-3538.

Rohrman B，Richards-Kortum R. Anal. Chem.，2015，87（3）：1963-1967.

Liu W，Guo Y M，Zhao M，Li H F，Zhang Z J. Anal. Chem.，2015，87（15）：7951-7957.

SenGupta S，Parent C A，Bear J E. Nat. Rev. Mol. Cell Biol.，2021，22（8）：529-547.

Walsh D I，Lalli M L，Kassas J M，Asthagiri A R，Murthy S K. Anal. Chem.，2015，87（11）：5505-5510.

Mosadegh B，Lockett M R，Minn K T，Simon K A，Gilbert K，Hillier S，Newsome D，Li H，Hall A B，Boucher D M，Eustace B K，Whitesides G M. Biomaterials，2015，52：262-271.

Guo S，Xu J，Estell A P，Ivory C F，Du D，Lin Y H，Dong W J. Biosens. Bioelectron.，2020，164：112292.

Moghadam B Y，Connelly K T，Posner J D. Anal. Chem.，2014，86（12）：5829-5837.

Rosenfeld T，Bercovici M. Lab Chip，2014，14（23）：4465-4474.

Yu S Y，Yan C F，Hu X Q，He B Q，Jiang Y，He Q H. Anal. Bioanal. Chem.，2019，411（21）：5415-5422.

Mendes G M，d'Orlye F，Trapiella-Alfonso L，Duarte G R M，Varenne A. J. Chromatogr. A，2024，1732：465222.

Zhang X M，Yao J R，Gong X N，Sun J F，Wang R H，Wang L，Liu L Y，Huang Y Z. Food Chem.，2024，434：137416.

Ren W，Ji B，Kuang Z，Fang F，Guo X L，Wu Z Y. Microchem. J.，2023，187：108380.

Gong M M，Zhang P，MacDonald B D，Sinton D. Anal. Chem.，2014，86（16）：8090-8097.

Gong M M，Nosrati R，San Gabriel M C，Zini A，Sinton D. J. Am. Chem. Soc.，2015，137（43）：13913-13919.

Pedersen-Bjergaard S，Rasmussen K E. J. Chromatogr. A，2006，1109（2）：183-190.

Alidoust M，Yamini Y，Baharfar M. Anal. Chim. Acta，2022，1216：339987.

Alahmad W，Varanusupakul P，Kaneta T，Varanusupakul P. Anal. Chim. Acta，2019，1085：98-106.

Ma Y X，Luo Y Y，Feng X R，Huang C X，Shen X T. Talanta，2023，254：124167.

Ma Y X，Chen L，Luo Y，Huang C X，Shen X T. J. Hazard. Mater.，2024，477：135249.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

共价有机框架材料在金属分离富集中的应用

凹凸棒石在分离及传感分析中的应用进展

核壳复合材料NH₂－MIL－125@TPA－COF用于高效液相色谱分离位置异构体