[发明专利]一种用于溶胶法SERS检测的微流控芯片及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及的领域为分析化学领域，尤其涉及一种高重现性的Raman检测微流控芯片及其使用方法。

背景技术

拉曼(Raman)散射是一种振动光谱，但是普通拉曼散射光谱的强度很弱，限制了其在实际检测中的应用。表面增强拉曼光谱(Surface-Enhanced Raman scattering，SERS)能提高拉曼信号4-7个数量级，拓展了拉曼光谱在科研领域的应用。SERS使用特殊的基底(通常是金、银、铜等币族金属)增强拉曼信号，常见的基底有粗糙块状基底和纳米粒子溶液两种形式。其中，纳米粒子溶液由于制备简单，使用方便等优点而广泛使用。但是，由于纳米粒子溶液属于胶体溶液，容易发生纳米粒子的团聚和沉降，特别是在加入待测物质(或溶液)改变胶体溶液组成后。纳米粒子的团聚状态会严重影响SERS信号的强度。因此，迄今为止，纳米粒子溶液的拉曼检测重复性极低，无法用于拉曼定量或半定量分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于溶胶法SERS检测的微流控芯片，并且通过使用该微流控芯片，达到高重现性的SERS检测。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于溶胶法SERS检测的微流控芯片，包括一溶液进口以及一溶液出口，所述的溶液进口和溶液出口之间设有一检测区，其特征在于：该检测区包括一三明治结构，上下层均为石英层，中间层为膜层，该膜层设有镂空通道作为检测区，该镂空通道和溶液进口以及溶液出口连通，镂空通道高度10-100μm，宽40-200μm，上层厚度为300-1000μm，下层厚度为100-500μm。

在本发明的较佳实施例中，所述镂空通道高度20-40μm，宽40-60μm。

在本发明的较佳实施例中，所述的溶液进口和溶液出口可以为同一孔，但较佳地，为不同的孔。

在本发明的较佳实施例中，所述的膜层优选为PDMS膜。也可以采用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等，但是厚度不超过100μm，否则达不到微量检测的目的。

在本发明的较佳实施例中，该微流控芯片还包括一顶层，所述的顶层盖设于上层上方，在对应溶液进口处设有注射工具固定孔。

一种溶胶SERS检测方法，包括如下步骤：

1)制备前述的微流控芯片；

制备包覆度为40-70％的Au@SiO₂纳米粒子在纳米粒子溶液中加入待测物溶液，调节体系团聚粒度为100μm-300μm，之后从微流控芯片的溶液进口中注入，液体流经检测区时，在检测区进行拉曼检测。

在本发明的较佳实施例中，步骤3)团聚度调节采用硫酸和NaOH。

在本发明的较佳实施例中，步骤3)调节体系团聚粒度的方法为加入硫酸后加入NaOH。

在本发明的较佳实施例中，NaOH的量为硫酸的等当量(等当量指1mol硫酸对应2mol NaOH)。

在本发明的较佳实施例中，步骤3)调节体系团聚粒度为100μm-300μm，大于该范围会造成粒子沉降，在芯片中贴壁堵塞，小于该范围不能产生有效信号。

在本发明的较佳实施例中，步骤3)液体在检测区的流动速度为100-1000μl/h。大于该范围会耗费粒子及待测物，小于该范围局部产生的热量不能及时带走，造成光损伤。

本发明的有益效果如下：

1、本发明设计三明治型微流控SERS芯片，使用SERS纳米粒子，施以pH调控，进行流动SERS检测，可以获得高重复的SERS信号，进行定量或半定量分析；

2、制备的芯片所用成本低，耗时少，并且可以重复使用，在检测时所耗费的待测物少，可以实现微量检测。

3、先后使用硫酸和NaOH进行pH调节，可以控制纳米粒子的团聚度，解决了芯片内粒子黏附的问题，拓展了芯片在SERS方面的应用。

附图说明

图1三明治式拉曼检测微流控芯片结构图及实物照片。A实物和硬币的对比图；B检测流程示意图；C爆炸结构图。

图2不同初始硫酸浓度SiO2@Au纳米粒子粒径分布曲线。

图3 SiO2@Au纳米粒子粒径峰值(团聚度)与初始硫酸浓度关系曲线。

图4三明治式拉曼检测微流控芯片检测4-巯基吡啶拉曼光谱。4-巯基吡啶浓度为0.25×10^-4M，激光激发波长638nm，功率28mw，采谱时间1s,测定50次，任取其中6次。