[发明专利]一种局域表面等离子共振微流控芯片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种局域表面等离子共振微流控芯片的制备方法。

背景技术

微流控芯片（microfluidic）, 又称微型全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems，TAS）或芯片实验室（Lab- on- a- Chip），是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程（《现代科学仪器》，2001，4，3-6）。它以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网路为机构特征，以生命科学为主要应用对象，把整个实验室的功能集成到芯片上， 而且可以多次使用，具有非常好的适用性和应用前景。微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析。

微流控芯片的一个关键参数是检测技术。微流控芯片对检测装置主要有以下两方面的要求：一是要求有较高的灵敏度和信噪比。这主要是因为分析体系中检测的体积微小，检测区域狭窄；二是要求有较快的响应速度。由于通道比较短，许多分析过程在很短时间内完成，因此要求检测器有更快的反应速度（《中国国境卫生检疫杂志》，2010，33（5），357-360）。目前较常用的方法有紫外吸收检测法、荧光检测法、化学发光检测法以及电化学检测法（Chem. Soc. Rev., 2010, 39, 1153-1182）。近年来，随着表面等离子共振技术（SPR）的发展与成熟，以SPR为检测手段的微流控芯片检测技术得到了较快发展。该检测技术的最大特点是对待测样品无需进行任何的衍生化或标记，并且有较高的分析灵敏度和信噪比（Lab Chip, 2011,11, 4194-4199）。而局域表面等离子共振（LSPR）是近年来在SPR基础上发展起来的一项新的分析检测技术，除了具有普通SPR技术的无标记和高灵敏度等优点外，同时还兼具了非常高的空间分辨率—最小的LSPR传感器可以做到单纳米粒子检测水平(Nat. Mater.2008，7, 442 – 453；Lab Chip, 2011, 11, 3299-3304)。LSPR检测的高空间分辨率与高灵敏度使其成为一种很有前途的微流控检测技术。

虽然LSPR检测技术在微流控芯片领域有非常好的应用前景，然而与SPR相比，基于LSPR的微流控芯片检测技术的开发与应用却相对滞后，迄今为止还没有相关的商品化仪器报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种局域表面等离子共振微流控芯片的制备方法。该方法具有操作简单、成本低、重现性好等优点，可操作性强。使用该方法制备的微流控芯片能够直接用于快速检测各种生物样品，有望在生命科学及医学临床检测等领域得到广泛应用，具有显著的经济效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种局域表面等离子共振微流控芯片的制备方法包括以下步骤：

（1）微流控芯片的制备：该芯片由三块玻璃叠加而成，在最上面一块玻璃上刻蚀直径为1.0±0.2 mm的小孔，分别用作芯片通道的入口和出口；在第二块玻璃上刻蚀一条大小为(1.0±0.2 mm)×(5.0±0.2 mm)的长方形通孔，作为芯片的通道；三块玻璃通过高温熔合成一体；

（2）芯片的修饰：首先在芯片通道表面制备一层致密的硅羟基单分子层，然后修饰上一层3-氨丙基三乙氧基硅烷单分子层；再修饰上一层聚苯乙烯磺酸钠；最后将湿法合成得到的金纳米棒溶液通入芯片流通池中，金纳米棒将自组装到芯片通道表面。

步骤（1）中的玻璃刻蚀液为氢氟酸与氟化铵的混合水溶液，其中氢氟酸的浓度为4.5 M，氟化铵浓度为2.5 M。

步骤（1）中的玻璃高温熔合温度为730-760℃，加热时间为5分钟。

步骤（1）中构成芯片的三块玻璃规格如下：上面两块玻璃为边长为18 mm的正方形硼酸盐玻璃片，厚度为0.15±0.02 mm；最底下一块玻璃为边长为18 mm的正方形硼酸盐玻璃片，厚度为1.1±0.1 mm。

步骤（2）中致密的硅羟基单分子层的制备方法如下：在芯片通道中通入体积比为4:1的质量百分数为98%浓硫酸与质量百分数为30%双氧水，超声振荡10分钟，然后用去离子水彻底冲洗干净。