施宗廷/工研院材化所
Track 6 Lab-on-a-Chip, Microfluidics & Microarrays: QRLab–Quick Response Lab on Paper / Dr. Artur Dybko
近來，在各式微流體晶片的製作基材中，紙基材因具有應用端的廣泛性及製程之簡易性的特色而逐漸受到重視，其相關研究於近五年來的成長幅度甚至已有超越過去微全分析系統 (Miniaturized Total Analysis System，mTAS) 的趨勢 (見圖八)17。
一般而言，紙基材分析裝置多半是利用其具有多孔性親水材料 (Porous Hydrophilic Materials) 之特性，藉由疏水性材料 (Hydrophobic Materials) 在紙上塗佈出特定區域，以限制流體遷移路徑，進而形成半封閉式之微流道。目前，常見製作方式有手繪 (Hand Craft)、切割塑形 (Cutting and Shaping)、印製 (Printing) 以及遮罩 (Masks) 等四大類 (見圖九)18。其中，手繪及切割塑形礙於製程解析度有限，目前已較少被使用；相對於此，印製和遮罩製程雖說可提供較為精密之微流道設計需求，但受限於其設備較為昂貴且技術性門檻需求較高，因此，近來已逐漸被兼具設備購置成本經濟、操作相對簡單且可匹配精密微流道設計需求的蠟印製程所取代。而所謂的蠟印製程，意即將具疏水特性的蠟繪製於紙上，藉以建立出對應封閉區域的加工技術。
圖八、近年微流體紙基材分析裝置與傳統微全分析系統的發展比較
本場講者Dr. Artur Dybko在長期投入微流體系統與技術開發的同時，察覺現今手持式裝置已逐步朝向與雲端資料庫連結，因此，該團隊嘗試利用蠟印製程之特性，將行動條碼 (QR Code) 一併印製於紙基材分析裝置上，此舉除了有助於分析結果及資料的快速傳輸外，更建構了後續大數據分析的重要基礎。雖說此一研究在學術價值上相對有限，但該團隊將學術研究與日常生活習慣巧妙整合，由此亦不難看出研究人員童心未泯之處！
圖九、微流體紙基材分析裝置常見製作方式
Track 6 Lab-on-a-Chip, Microfluidics & Microarrays: Enhanced Sensitivity via Paper Based Preconcentrator for Rapid Kit Applications / Dr. Jeong Hoon Lee
回顧過去，紙類基材之所以會在分析技術發展領域中大放異彩，肇因於美國哈佛大學Whitesides研究團隊於2007年時率先提出微流體紙基材分析裝置 (Microfluidic Paper-Based Analytical Devices，mPADs) 的概念19,20；期望僅以紙做為微流體裝置基材，藉由預先修飾反應所需試劑以簡化繁複的操作流程，同時，配合紙類基材對流體特有的毛細作用以取代試劑導入所需昂貴設備。據此，預期除了可以解決至今溶液對於微流體系統所造成的限制，還可同時進行樣品前處理 (Sample Pretreatment) 以及訊號呈現 (Signaling System) 等步驟 (見圖十)。
然而，不可諱言的，既有微流體紙基材分析裝置在分析靈敏度與偵測極限的表現仍遠遠不及於一般商用儀器，也因此紙基裝置雖然具有即時現場診斷偵測 (Point-of-Care Diagnosis) 的優勢，卻仍然遲遲無法實際應用。為了解決此一問題.......以上為部分節錄資料，更多內容請見下方附檔。
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