[实用新型]一种基于SERS技术检测血清中特异性抗原的微流装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光谱学和生物分析领域，具体涉及一种基于表面增强拉曼散 射技术检测血清中特异性抗原的微流装置的设计及应用。

背景技术

随着环境问题的日益严重，我们所处在一个极易被病毒感染的环境中。非典、 流感、MERS等病毒让人人自危，大部分病毒都是存在于血液当中，如何检测血 清中的某种病毒含量的方法在早期诊断和曝光后治疗诊断有着重要作用。已知利 用抗原抗体反应用于测量血清病毒细胞的检测手段有免疫荧光显微镜法、酶联免 疫测定法和聚合酶链式反应检测，但存在一定缺陷。免疫荧光显微镜成本高，用 于定量测试有一定困难，且技术程序较复杂。酶联免疫测定法较难寻找合适的酶 催化底物，使其在应用上有一定困难，而且显示对比存在较大的误差。聚合酶链 式反应检测技术手段困难，对仪器设备要求过高，操作繁琐，价格昂贵。这些缺 点限制了这些手段的应用，只能用于实验室检测。

表面增强拉曼散射(简称为SERS)是指在粗糙的金属(如金、银、铜)的 表面或溶胶体系中，由于样品表面或近表面的电磁场的增强导致分子的拉曼散射 信号较普通拉曼散射信号大大增强的现象。近年来，SERS已经成为一种成熟的分 子振动光谱技术，广泛应用于化学、材料和生命科学等领域。SERS所得到的拉 曼光谱信号强度比常规拉曼光谱信号强度高出10⁶以上的数量级，为痕量物质检 测开拓了一个新的技术方向。微流体技术是指流体在微米级别的通道中对其操控 的技术，通过对微流体系统所需的器件包括泵、阀、混合器、过滤器等的加工， 将装置加工成一块芯片大小。微流控装置具有液体流动可控、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。近年来微流体技术的快速发展，已经 在化学、医药及生命科学等领域上造成革命性的冲击。利用微流技术与SERS技 术手段联用，可以在生物分子检测和痕量样品检测应用上开启一个新的方向。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种基于SERS技术检测血清中特异性 抗原的微流装置。该装置通过对人体血清中某些病毒细菌的特异性抗原含量的测 定，可以判断人体血清中这些病毒细菌的含量是否超过人体健康标准。待测试人 体血清样本、结合了特异性抗体的免疫磁珠溶液、结合待测血清抗原的核壳结构 金纳米粒子溶液分别通过其对应的微流通道入口注入到微流装置中，通过安装在 入口处的微流泵控制微流通道中的流速。在微流装置中，血清中的病毒抗原和金 纳米颗粒携带的抗原与磁珠携带的抗体发生免疫复合反应，生成的免疫复合物键 合在磁珠上。在微流装置末端，通过控制SERS检测单元上的通电螺线管来吸附 键合了特异性抗原抗体复合物的磁珠，聚合物吸附在离SERS检测单元最近的微 流通道处。对磁珠携带的免疫复合物进行拉曼光谱测试，并对光谱数据进行化学 计量学分析，最终得到血清中待测抗原的浓度。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于SERS技术检测人体血清中特异 性抗原的微流装置，主要由待测血清样品通道入口(1)、结合了特异性抗体的免 疫磁珠通道入口(2)、结合了待测血清抗原的核壳结构金纳米粒子通道入口(3)、 微流装置通道出口(4)、SERS检测单元(5)、传感控制器(6)组成。该微流 装置为三明治结构，最下层为基底层，中间层为微流通道层，上层为封装层。每 个微流通道入口与相应的微流导管相连；待测血清样品通道入口(1)、免疫磁珠 通道入口(2)、金纳米粒子通道入口(3)处安装了控制通道中流速的微流泵。 微流通道采用螺线管形状设计。在微流装置底部，分布着SERS检测单元(5) 和微流装置传感控制器(6)，二者均贴片放置在封装层上。

进一步地，在本实用新型中，该微流通道底层和封装层为使用石英层或聚乙 烯构成的透明结构；微流通道层使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料加工形成方 形通道，所有通道为200-250μm宽、80-100μm高。

进一步地，在本实用新型中，SERS检测单元包含一个可控制开关的通电螺 线管，通过开关来控制SERS检测单元对免疫复合物的聚集。

进一步地，在本实用新型中，传感控制器包含中心控制芯片、显示流速的 LED显示屏、微流泵组成，传感控制器通过控制微流泵的转速使得微流通道入 口处三种液体流速一致，达到最佳免疫反应条件。

一种基于SERS技术检测血清中特异性抗原的微流装置，使用方法包括以下 步骤：