一種血液及生物樣本無損檢測用微流控sers芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生化檢測、芯片、光譜技術領域。
【背景技術】
[0002]無損檢測技術不破壞和損害被檢驗對象的使用性能，在特殊的生化檢測中具有重要意義。目前，常用于血液及生物樣本的檢測手段包括GC/LC-MS、DNA測試、免疫測試和顯微觀測等，這些檢測方式消耗樣本量較大且對樣本有損壞。現有的無損檢測的方法主要采用超聲檢測、射線檢測、磁檢測、聲發射檢測、激光全息檢測、紅外檢測等聲光檢測模式，但這些技術主要應用于機械器件或者骨頭等密度較大的固體檢測，而拉曼光譜技術由于其在檢測、分析過程中不會對樣品造成化學和機械的損傷，也不易產生光和熱分解情況，同時由于水的拉曼散射很弱，使其在生化溶液類試樣的檢測中有特別的優勢，非常適合于醫療衛生領域特別是血液等特殊樣本無損檢測。
[0003]由于普通拉曼光譜信號較弱，實際檢測中通常會用SERS基底來增強待測物質的拉曼響應信號，從而降低檢出限，提高檢測靈敏度。SERS增強基底主要分為懸浮態溶膠和固體有序介質，前者是通過SERS懸浮態溶膠與待檢測液混合然后一起滴在石英、硅片、玻璃等表面進行測試，其測試穩定性和重現性較差，易對樣本產生破壞和污染；而后者SERS固體有序介質則是將待測樣品滴加到其表面進行測試，其在納米增強材料制備上具有較多選擇，同時在測試的穩定性和重現性上具有明顯優勢。所以，發展一種封閉無損檢測的微流控SERS芯片檢測新裝置很有必要。相關專利文獻CN 103487426 A “高靈敏、高重現性表面增強拉曼光譜的檢測方法及裝置”公開了一種可以通過驅動裝置轉動托盤，將待測液體均勻涂布在SERS基底的表面，進行多點拉曼測試的裝置，但是，該裝置中的納米材料采用直接涂覆在磨砂玻璃、砂紙、濾紙或鏡頭紙制備，納米結構與檢測器襯底結合不緊密，無法重復使用；另外，裝置中采用電機作為驅動，使整個裝置比較龐大，在檢測時不方便對焦，增加了成本、消耗和使用難度。專利文獻CN 103774088 A “一種SERS探針分子自收集微管及其制備方法和應用”公開了一種通過管內壁表面Pt催化H2O2分解的氧氣溢出產生壓力差得到一個驅動力，從而實現SERS探針分子自收集的微管結構，但是，該裝置存在對樣本有破壞及測試穩定性差等問題。
[0004]目前，在微通道中也有制作固定式SERS基底的，主要采用微電子機械系統(MicroElectromechanical System，MEMS)加工技術制備或采用化學自組裝等理化方法制備。前者具有納米粒徑有序可控的優點，但增強基質材料種類局限性大且制備加工成本高；后者具有基質種類易拓展、加工成本較低、與微流控通道結合方法靈活等特點。在化學自組裝法制備SERS基底時，現有制備納米金和銀的研宄和方法較多，但是都是這樣的基底結構在SERS信號損失和檢測靈敏度上還有待于提高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種血液及生物樣本無損檢測用微流控SERS芯片，通過在微流控芯片檢測區域中采用銀鏡反應成膜，進而結合化學鍍自組裝方法，在復合芯片上原位制備出穩定性好、可重復使用的雙層納米金屬SERS基底，來有效提高血液檢測的靈敏度和重現性，并進一步通過微流路的設計，利用毛細作用將待測液體直接引流到待測區域，避免滴加過程造成的影響，芯片上存在多個檢測區，實現一次進樣，多次檢測，以提高檢測的高重復性，實現樣本的高通量檢測。
[0006]本發明的技術方案如下:
一種血液及生物樣本無損檢測用微流控SERS芯片，用于血清/血液/體液無損檢測。芯片采用基片-PDMS夾層-蓋片構成的“三明治”結構，其內包括微通道和一端的進樣口、另一端的出樣口，在微通道中間開有多個檢測孔，形成多孔檢測區。所述微通道中形成有納米SERS增強基底，所述納米SERS增強基底的形成方法如下:先利用銀鏡反應在微通道表面鍍Ag膜；然后通入聚陽離子電解質TODA使Ag膜表面帶正電荷；通過靜電作用力化學自組裝模式，將帶負電荷的不同尺寸、不同形貌的Au或Ag或Cu等多種類型的金屬納米粒子沉積在Ag膜表面；最后，用化學鍍方法在納米粒子上原位沉積，即在微通道中形成納米SERS增強基底。
[0007]進一步，本發明將進樣口所在位置的芯片外形設計為錐形，形成錐端進樣口，為毛細管進樣模式。
[0008]基于本發明提出的微流控SERS分析芯片微裝置，用此裝置進行血液及生物樣本檢測的方法是:用芯片微裝置的錐端進樣口直接與血液及生物樣本等接觸，待測樣品通過毛細作用沿微量通道到達檢測區圓孔；將芯片放在拉曼檢測儀載物臺，調節激光波長、曝光時間、循環次數、激光功率、聚焦深度，測試得到拉曼光譜；在SERS基底上具有樣品的范圍內對的樣品進行多點檢測，利用獲取的多點待測樣品的光譜信息。
[0009]采用本發明的微流控SERS芯片檢測裝置進行SERS檢測，有利于提高血液及生物樣本檢測的檢測限、靈敏度、重復性及可操作性。
[0010]本發明采用了化學鍍膜和自組裝的模式，巧妙地利用銀鏡反應生成膜銀再組裝納米金等的雙層高效SERS基底，利用銀鏡反應成膜方便且快、銀介質SERS效果好以及銀膜阻止光投射提高樣本檢測信號的優勢，再在銀膜上組裝納米金屬顆粒，可以有效提高SERS檢測靈敏度和檢測效率。
[0011]本發明將進樣口設計成錐端進樣口，形成毛細管進樣模式，利用毛細作用將待測液體直接引流到待測區域，利用毛細現象進樣，可有效避免傳統進樣中產生的損耗和污染。
[0012]該芯片的檢測區域包含多個檢測池，能夠實現一次進樣，多次檢測，求平均值以提高檢測的高重復性，可滿足高通量的測試需求，并大大縮短檢測時間，提升檢測效率。
[0013]該芯片不僅尺寸較小，便于攜帶，可以作為檢測人員隨身攜帶的檢查工具，而且制備方法相對簡單，成本低廉，適于生化樣本的多點并行測試。本發明可廣泛應用于醫學衛生領域對于病人與正常人的血液及生物樣本的檢測，提供獲取的SERS譜圖，可分析和解析各種血液及生物樣本中各生物大分子、小分子的類別和含量，從而為臨床診斷提供參考和指
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【附圖說明】
[0014]圖1A是芯片的基底、帶微通道和多孔檢測區的PDMS片、玻璃蓋片分解圖。
[0015]圖1B是集成納米SERS增強基底微流控分析測試芯片的平面圖；
圖2是實施例二中采用集成納米SERS增強基底微流控分析測試芯片測試獲得的人全血表面增強拉曼光譜圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
Ag/Au雙金屬層SERS活性基底的微流控SERS芯片制備具體實施步驟如下:
(1)準備一個襯底，將該襯底與PDMS微通道、PDMS薄膜緊密貼合構成“三明治”夾心芯片結構；
(2)利用銀鏡反應在微通道中表面鍍上Ag膜；