[发明专利]基于SERS检测的微流控芯片、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于SERS检测的微流控芯片、制备方法及其应用。

背景技术

表面增强拉曼技术(Surface Enhanced Raman Scattering，简称SERS)是指借助粗糙金属表面或金属纳米结构增强吸附分子的拉曼信号的技术，它可以使拉曼信号增强1010～1011倍，这意味着它能检测单个分子。由于其具有超高的灵敏度，SERS技术已被广泛应用于化学、生物学、医学等领域。

微流控芯片是通过微加工的方法制作出微米级别的通道，通过通道的设计将分析的各种基本过程如样品前处理、分离、分析检测集成在一个小的基片上，实现对蛋白质、无机离子、DNA等化学成分的快速标定和检测，叫做微流控芯片实验室。它可以在几分钟甚至更短的时间内进行几百个样品的同时分析。与传统的分析方法相比，它具有分析效率高、试剂消耗量小和体积小易于集成等优点。

微流控芯片广泛的应用价值得到了众多研究者的关注，其相关的基础和应用研究已成为一个前沿的研究领域。

随着微流控芯片的集成化和微型化，其对微流体体积的控制逐步提高，要求体积达nL(10-9L)到pL(10-12L)甚至到fL(10-15L)，如此微量的体积使得试样分子的检测成为难题。但是具有超高灵敏度的SERS技术恰好能解决这一难题，于是，基于SERS检测技术的微流控芯片应运而生。

目前，微流控表面增强拉曼测试芯片大致可以分为两种：颗粒式芯片和基底式芯片。虽然运用广泛，但是仍存在如下缺点：(1)结构复杂，制备过程繁琐，需要很多例如蠕动泵等外部辅助设备；(2)液体的流动时损耗大，而且被检测粒子分布不均匀，检测精度不够高。

发明内容

本发明针对目前的微流控表面增强拉曼测试芯片存在结构复杂，制备过程繁琐、液体的流动时损耗大，而且被检测粒子分布不均匀，检测精度不够高的问题，提出了一种结构简单、制作方便、液体流动损耗小、被检测粒子分布均匀、检测精度高的基于SERS检测的微流控芯片、制备方法及其应用。

本发明所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法，包括以下步骤：

1)制备超疏水二氧化钛涂覆液：将二氧化钛粉末与无水乙醇混合后在50～100Hz条件下超声配成的二氧化钛悬浮液，再加入硅烷，继续在50～100Hz条件下超声混匀，然后室温下反应1～2h，得到超疏水二氧化钛涂覆液；，所述的无水乙醇的加入量以二氧化钛质量计为0.01～0.02g/mL,所述硅烷与二氧化钛悬浮液体积比为0.01～0.03：1；

2)制备带超疏水层的基体：利用旋涂机将超疏水二氧化钛涂覆液分次旋涂到清洗干净的玻璃片等基体表面，然后置于烘箱中100～120℃处理1～2h，得到带超疏水层的基体；所述的超疏水二氧化钛涂覆液的涂覆用量为0.1～0.2g/cm³；

3)制备掩膜板：通过高分辨的激光打印机在胶片上打印用于透光的T形流道，制成掩膜板，其中所述的T形流道由横流道和垂直于横流道中间位置的竖流道组成，所述的横流道以中间位置为轴对称从两端向中间位置划分成若干相应对称的区域，每个区域均匀分布疏水微图案，所述的疏水微图案所对应基体相应位置的位置为超疏水区，疏水图案之外的部分为超亲水区；所述横流道沿两端向中间位置所述区域内疏水微图案个数递减，即相邻疏水微图案间的间距逐渐递增；所述的竖流道设计成楔形流道，末端作为检测区；

4)制备芯片：将掩膜板覆盖在带超疏水涂层的基体表面，然后开启深紫外光(UV)光源，紫外光透过所述的掩膜板，照射到超疏水涂层表面，被曝光区域由超疏水转变为超亲水，而基体剩余的部分仍为超疏水，掩膜板上的T形流道被复制到基体的超疏水表面上。

所述的UV辐照强度为15mW cm^-2，波长为390nm，照射时间为5～15min。

所述的硅烷为十八烷基三甲氧基硅烷。

步骤1)中的第一次超声时间为30～60min，第二次超声时间为5～10min。

步骤1)中的基体为玻璃片、金属片或者棉织品片。

所述的基体的清洁方式为：将基体依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声10～20min，超声频率为50～100Hz。

步骤2)中的旋涂次数为五次，每次取50μL二氧化钛涂覆液

旋涂到洗净的基体表面。

所述的旋涂机的转速为1000～2000rad/min。