综述：基于微流控纸芯片的化学发光传感在医疗健康与环境应用中的研究进展

本综述系统阐述了微流控纸芯片（μPLOC）与化学发光（CL）技术融合的前沿进展，重点分析了其作为低成本、便携式微型化平台在即时检测（POCT）中的优势。通过纳米材料信号放大、新型CL探针、智能手机读值等创新手段，显著提升了检测灵敏度与现场适用性，为资源有限环境下的医疗健康及环境监测提供了突破性解决方案。

　　

ABSTRACT

微流控纸基芯片（μPLOC）系统作为一种经济便携的微型化平台，在快速化学与生物分析领域引发广泛关注。纸基材料固有的被动流体传输特性、多孔结构与生物相容性，使其能够开发适用于多样化环境的微型化传感器。为实现μPLOC的全部分析潜力，高灵敏度检测技术至关重要。化学发光（CL）传感凭借其高灵敏度、低背景噪声以及与紧凑型低功耗检测系统的兼容性，成为一项极具前景的技术。当与纸基微流控技术结合时，化学发光无需外部激发源即可产生可视信号，这使其特别适合资源有限的场景。本综述聚焦μPLOC-CL传感平台的最新进展，涵盖设备构型、制备方法以及面向医疗健康与环境监测的新型CL系统。

装置设计与制造技术

纸基微流控芯片的核心在于利用毛细作用驱动流体运动，从而避免使用外部泵送系统。常见的制造方法包括蜡印、光刻和喷墨打印，这些技术可在纸基上构建亲疏水通道，精确控制液体流向。设备构型多为二维或三维多层结构，其中三维设计可通过堆叠不同功能层实现样本预处理、分离与检测的集成。此外，新型纸质材料如硝化纤维膜或色谱纸也被广泛探索，以优化流体流速和反应效率。

化学发光系统与信号放大策略

化学发光反应通过化学反应生成激发态中间体，当其退激时发射光子。常用CL体系包括鲁米诺-H₂O₂-辣根过氧化物酶（HRP）、过氧草酸酯及吖啶酯等。为提高检测灵敏度，纳米材料如金纳米粒子（AuNPs）、量子点（QDs）和石墨烯被用于信号放大。它们可增加反应表面积或催化发光反应，使检测限降至飞摩尔级别。此外，新型CL探针如功能化纳米探针和分子印迹聚合物（MIPs）被设计用于增强特异性识别目标分析物。

时空分辨与多路复用检测

通过图案化亲疏水屏障或集成微阀结构，可实现CL反应的时空控制，从而在同一芯片上同步进行多指标检测（多路复用）。例如，在医疗诊断中，可同时检测多种疾病标志物如葡萄糖、胆固醇或癌症抗原；在环境监测中，则可并行分析重金属离子、农药残留或病原体。智能手机结合定制化图像处理算法，被用作便携式读出装置，定量分析CL发光强度，进一步提升现场应用的便利性。

ICT赋能设备与数字化集成

信息与通信技术（ICT）的融合推动μPLOC-CL系统向智能化发展。无线传输模块、云计算及物联网（IoT）技术使检测数据可实时上传与远程分析，助力大规模健康筛查或环境监测网络构建。数字化平台还可整合样本溯源、质量控制和数据分析流程，提升检测结果的可靠性与可追溯性。

挑战与未来展望

尽管μPLOC-CL传感技术展现出巨大潜力，仍面临若干挑战。试剂在纸基上的长期稳定性、复杂样本基质（如血液或污水）的干扰以及标准化缺乏是目前的主要瓶颈。未来研究将聚焦于开发先进功能材料（如智能水凝胶或金属有机框架MOFs）以增强试剂固定效果，结合机器学习算法优化数据分析，并通过数字化实现设备自动化与高通量操作。μPLOC-CL系统有望在即时诊断（POCT）与现场监测领域发挥关键作用，推动可持续现实应用的实现。