微流控纸芯片(Microfluidic paper-based analytical device,μPAD)又称为纸基微流体装置,是一种新型的极富潜力的微分析检测平台。微流控纸芯片使进样,反应和检测等一系列实验操作集成在一张纸上完成,具有成本低廉、试剂消耗少、检测速度快、便携、生物兼容性好、检测背景低、无污染等优点。此外,通过微流控纸芯片通道设计,还可实现多种目标分析物同时检测。将比色分析法与微流控纸芯片检测技术相结合,制备比色型微流控纸芯片,可通过纸芯片上颜色的改变实现目标分析的简单、快速、可视化定量检测。比色型微流控纸芯片由于其独特的优点,在即时检测、食品质量检测、生化分析、环境监测、临床检测等应用领域具有广阔的应用前景。本论文围绕比色型微流控纸芯片制备与分析应用研究,开展以下研究实验:(1)设计了一个新型L型迂回流路三维微流控纸芯片(3DμPAD),首次用于六种金属离子,即Fe(Ⅲ),Ni(Ⅱ),Cr(Ⅵ),Cu(Ⅱ),Al(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的同时测定。所制备3DμPAD由顶部预处理层和底部比色检测层两层纸基组成。添加到3DμPAD中央样品池的样品溶液,经过3DμPAD的自动分流和毛细导流作用自动分流为八个流路。经分流的样品溶液经毛细作用自动流经位于微流通通道的预处理区进行预处理,再到达检测区自动进行显色反应。通过新型L型迂回流路设计的双层3DμPAD进行样品溶液的预处理和比色检测可以有效防止溶液的回流,显著提高色彩均匀性和重复性。结合使用LED灯作为上照式光源,并联合使用智能手机作为便携式检测设备,改善色彩色度,增强灵敏度和检测范围。最后,将双层3DμPAD应用于测定混合物和环境样品中的六种金属离子,结果令人满意。对于Fe(Ⅲ),Ni(Ⅱ),Cr(Ⅵ),Cu(Ⅱ),Al(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的检测限分别为0.2、0.3、0.1、0.03、0.08和0.04 mg/L,所获得的结果比前期报道的用于检测金属离子的μPAD降低了约一个数量级。当前设计的L型迂回流路的3DμPAD具有简单、快速、选择性好、灵敏度高且人性化等优点,在多目标物同时检测、即时现场检测技术等领域具有巨大的应用潜力。(2)合成了一种新型环糊精修饰纳米催化材料(β-CD-Pd@Au),并对其形貌、成分和催化性能进行了研究。利用β-CD-Pd@Au纳米催化材料作为催化剂,可分别催化过氧化氢参与的3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB),4-氨基安替吡啉-N-乙基-N-(3-磺丙基)-3-甲基苯胺钠盐(4-A-T)混合试剂,4-氨基安替吡啉-3,5-二氯-2-羟基苯磺酸钠(4-A-D)混合试剂,三种显色反应体系,分别产生蓝色,粉色和紫色显色反应。所制备的β-CD-Pd@Au纳米催化材料与传统的金-钯纳米催化材料进行对比表明,β-CD-Pd@Au纳米催化材料的催化活性比金-钯纳米催化材料提高了4倍。以TMB作为显色试剂,β-CD-Pd@Au纳米催化材料作为催化剂,成功构建用于过氧化氢和葡萄糖检测的比色分析方法。进一步利用纸基作为检测平台,制备了用于葡萄糖检测的比色型纸芯片,检测限低至9.27μM/L。所开发的基于β-CD-Pd@Au纳米催化材料的比色分析法和比色型纸芯片被成功应用于人血液中葡萄糖检测,检测结果理想。