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Le papier est largement disponible dans une gamme de formulations ou de classes, peuvent être fonctionnalisés pour régler ses propriétés, et peut transporter des fluides de manière autonome par action capillaire ou mèche. Si le papier est modelée avec une substance hydrophobe (par exemple, résine photosensible ou une cire 2), l'effet de mèche des fluides peut être commandé dans l' espace intérieur d' une couche de papier. Par exemple, un échantillon aqueux appliqué peut être dirigé dans un certain nombre de zones différentes à réagir avec des réactifs chimiques et biochimiques stockées dans le papier. Ces dispositifs microfluidiques sur support papier ont été démontrés pour être une plate - forme utile pour le développement de tests portatifs et peu coûteux d' analyse 3, 4, 5, 6, 7. Applications de dispositifs microfluidiques sur papier comprennent le diagnostic de point de soinsef "> 8, la surveillance des contaminants de l' environnement 9, la détection des produits pharmaceutiques contrefaits 10, et de la santé délocalisée (ou« télémédecine ») en ressources limitées réglages 11.
Plusieurs couches de papier à motifs peuvent être assemblés en un dispositif intégré où les zones hydrophiles de couches voisines ( par exemple, au- dessus ou au- dessous) se connectent pour former des réseaux fluidiques continus dont les entrées et les sorties peuvent être couplés ou à gauche indépendant. 12 Chaque couche peut comporter un motif unique, ce qui permet la séparation spatiale des réactifs et de multiples dosages à effectuer sur un dispositif unique. Le dispositif microfluidique résultant en trois dimensions est non seulement capable de mèche des fluides pour permettre des essais analytiques (par exemple, la fonction hépatique teste 13 et détection électrochimique de petites molécules 14), mais elle peut aussi suple port d' un certain nombre de fonctions sophistiquées (par exemple, les vannes 15 et simples machines 16) communes aux approches microfluidiques traditionnelles. Il est important, parce que le papier évacue les fluides par action capillaire, ces dispositifs peuvent fonctionner avec un minimum d'effort de l'utilisateur.
Etant donné que les réactifs peuvent être stockés au sein de l'architecture tridimensionnelle d'un dispositif à base de papier, des protocoles complexes peuvent être réduites à une seule addition d'un échantillon aqueux à un dispositif. Récemment, nous avons introduit une architecture de dispositif en trois dimensions général qui peut être utilisé pour le développement d'immuno-essais à base de papier en utilisant la technique de la cire d'impression pour créer des couches à motifs. 17, 18 Ces études ont porté sur la façon dont les aspects liés à la conception du dispositif nombre de couches empilées utilisées, la composition des couches, et le motif de la microfluidique réseau contrôlé par l'ensemble par trois dimensionsperformance du test immunologique. En fin de compte, nous avons pu utiliser ces règles de conception pour faciliter le développement rapide d'un dosage immunologique multiplexé 19. Dans ce manuscrit, un dosage immunologique préalablement développé pour la gonadotrophine chorionique humaine (hCG, hormone de grossesse) 17 est utilisé comme un exemple pour illustrer les stratégies que nous avons mis au point pour l'assemblage et la fabrication des immunoessais à base de papier en trois dimensions. En conséquence, nous nous concentrons sur le montage et le fonctionnement d'un dispositif plutôt que le développement d'un test.
Dans un dosage immunologique en sandwich, qui est le format utilisé pour la détection de hCG, un anticorps de capture spécifique à une sous-unité de l'hormone est appliquée sur un substrat solide, qui est ensuite bloqué et pour limiter l'adsorption non spécifique d'un échantillon ou un réactif subséquent. Ce substrat est le plus souvent une plaque de micropuits de polystyrène (par exemple, pour un dosage immuno-enzymatique ou ELISA). L'échantillon est alorsajouté à un puits et on laisse incuber pendant une période de temps. Après un lavage rigoureux, un anticorps spécifique à l'autre sous-unité de hCG est ajoutée et laissée à incuber. Cet anticorps de détection peut être conjugué à une particule colloïdale, une enzyme ou un fluorophore en vue de produire un signal mesurable. Le puits est à nouveau lavé avant l' interprétation des résultats d'un essai (par exemple, en utilisant un lecteur de plaque). Alors que les kits commerciaux comptent sur ce processus en plusieurs étapes de temps, toutes ces étapes peuvent être effectuées rapidement dans des dispositifs microfluidiques à base de papier avec une intervention minimale de l'utilisateur.
Le dispositif utilisé pour le dosage immunologique de hCG comprend six couches actives, qui sont, de haut en bas, utilisés pour addition de l' échantillon, le stockage conjugué, incubation, capture, lavage et blot (Figure 1). La couche d'addition d'échantillon est réalisé à partir de papier filtre qualitatif. Il facilite l'introduction d'un échantillon liquide et protège les réactifs dans le conjugué layer de la contamination de l'environnement ou du contact accidentel par l'utilisateur. La couche de conjugué (papier filtre qualitatif) maintient le réactif de production de couleur (par exemple un anticorps marqué à l'or colloïdal) pour le dosage immunologique. La phase d'incubation (papier-filtre qualitatif) permet à l'échantillon de se déplacer latéralement dans le plan du papier afin de favoriser la liaison de l'analyte avec les réactifs avant d'atteindre la couche suivante, la couche de capture. La couche de capture (membrane de nylon) contient des ligands spécifiques de l'analyte adsorbé sur le matériau. Une fois le test terminé, cette couche est révélée pour permettre la visualisation du complexe immun terminée. La couche de lavage (papier filtre qualitatif) attire l'excès de fluides y compris les réactifs conjugués libres loin de la face de la couche de capture dans la couche de transfert (papier de chromatographie d'épaisseur). Le dispositif à six couches est maintenu par cinq couches de motifs, de l'adhésif double face: quatre couches d'adhésif permanent à maintenir l'intégrité de l'assemDispositif saignés et une couche d'adhésif amovible facilite le pelage de l'appareil pour inspecter les résultats de l'immuno-essai sur la couche de capture.
Aux fins de ce manuscrit, on utilise uniquement des échantillons témoins positifs et négatifs de la hCG (0 mUI / ml et 81 mIU / ml, respectivement) pour obtenir des résultats représentatifs d'un dosage immunologique à base de papier, ce qui permet une analyse dédiée de la relation entre des procédés de fabrication et les performances d'un dispositif. En plus de démontrer comment fabriquer des dispositifs avec succès, nous mettons en évidence plusieurs erreurs de fabrication qui pourraient conduire à l'échec d'un dispositif ou des résultats d'analyse reproductibles. Le protocole et la discussion détaillée dans ce manuscrit fourniront aux chercheurs des informations précieuses sur la façon dont immunoessais à base de papier sont conçus et fabriqués. Alors que nous nous concentrons notre démonstration sur immunoessais, nous nous attendons à ce que les lignes directrices présentées ici seront largement utiles pour la fabrication de trois dimensionnel papier à base de dispositifs microfluidiques.