紙ベースのマイクロ流体分析デバイスのモジュールとしてのセルロースナノファイバー：不安定な物質貯蔵、加工性、および反応フィールドの提供と制御

紙ベースのマイクロ流体分析デバイス（μPad）の基本概念はかなり現れていますが、元素技術開発は、さまざまな専門的な観点から作業する価値があります。ここでは、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルラジカル（TEMPO）酸化セルロースナノファイバー（TOCN）がμPADのモジュールとして合理的に使用できることを示しています。例として、アセチルコリンエステラーゼ（AChE）を使用した加水分解を介して、インドキシル酢酸（IDA）の酸化により、インディゴ形成の生化学的反応を採用しました。まず、TOCNは乾燥したときに不安定な痛みとIDAを安定して貯蔵し、濡れたときに生化学反応場として作用することを実証します。TOCN水性分散のチキソトロピック性により、インクジェットの印刷可能性が得られ、μPADS生産が促進されます。ウェットTOCNネットワーク内の物質の交換は、溶液よりも時間がかかりましたが、これは反応速度の制御として読むことができます。最後に、有機リン農薬のために半定量的μPadを構築しました。TOCNを取り付けることにより、さまざまな機能を1枚の紙に組み込むことができ、μPADの設計柔軟性と普遍的な使用の拡張につながることを示しています。

While basic concepts of paper-based microfluidic analytical devices (μPADs) have appeared considerably, elemental technology development is worth working from different specialized points of view. Herein, we show that 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical (TEMPO)-oxidized cellulose nanofiber (TOCN) can be reasonably used as a module of μPADs; we adopted a biochemical reaction of indigo formation by oxidation of indoxyl acetate (IDA) via its hydrolysis with acetylcholinesterase (AChE) as an example. First, we demonstrate that TOCN stably stores unstable AChE and IDA when dried and acts as a biochemical reaction field when wet. The thixotropic nature of TOCN aqueous dispersion gave inkjet printability, which will facilitate the μPADs production. The exchange of substances in the wet TOCN network took more time than in solution, but this can be read as control of reaction kinetics. Finally, we constructed semiquantitative μPADs for an organic phosphorus pesticide. We illustrate that by mounting TOCN, various functions can be incorporated on one sheet of paper to lead to the extension of design flexibility and universal use for μPADs.