[发明专利]一种基于数字微流控技术和表面增强拉曼散射技术的靶标检测方法及系统

说明书

本发明属于数字微流控技术领域，具体为一种基于数字微流控技术和表面增强拉曼散射技术的靶标检测方法，主要包括数字微流控芯片和表面增强拉曼探针两部分。上述的数字微流控芯片由上、下极板两部分组成。表面增强拉曼探针包括金属核、拉曼报告分子、壳层三部分，拉曼报告分子包埋在核壳结构之间。该方法基于介电润湿原理对电极阵列上的离散液滴进行自动化操纵，实现芯片上反应体系的构建，并实时快速地输出拉曼信号。本发明具有全自动处理、简单快速、灵敏度高、适用于复杂生物体系等优点，且可通过程序控制实现多个样本同时平行检测，可广泛应用于各种类型靶标的检测，尤其是稀有样本和传染性样本的检测。

技术领域

本发明属于数字微流控技术领域，主要涉及一种基于数字微流控技术和表面增强拉曼散射技术的靶标检测方法。

背景技术

数字微流控技术(Digital Microfluidics，DMF)是一种新兴的、基于介电润湿效应在微电极阵列上实现对单个离散的液滴精准操纵的微流控技术。通过分别对电极阵列上不同的电极施加电压，可以实现液滴的移动、生成、混合和分裂(1、Miller,E.M.；Ng,A.H.；Uddayasankar,U.；Wheeler,A.R.Anal Bioanal Chem 2011,399,337-345；2、Choi,K.；Ng,A.H.；Fobel,R.；Wheeler,A.R.Annu Rev Anal Chem 2012,5,413-440.)。数字微流控芯片由于其灵活性高、重构性强，易于与其他技术如光学、电化学、质谱、核磁等技术结合，在蛋白质分析、细胞培养等方面得到了广泛应用，尤其适合步骤繁琐、多重复操作的免疫反应(3、Ng,A.H.；Choi,K.；Luoma,R.P.；Robinson,J.M.；Wheeler,A.R.Anal Chem 2012,84,8805-8812.)。基于数字微流控技术的免疫反应与一般大体积下的免疫分析方法相比优势在于：1、试剂消耗少：通过调控电极尺寸和芯片上、下极板的高度，液滴体积可控在纳升至微升的范围内；2、检测时间短：由于反应集中在纳升至微升的液滴里进行，扩散距离相比大体积降低了两个数量级，加之数字微流控技术特有的动态孵育技术，使得抗原、抗体分子更快接触免疫磁珠或者芯片表面，大大缩短免疫反应所需时间(4、Shamsi,M.H.；Choi,K.；Ng,A.H.；Wheeler,A.R.Lab Chip 2014,14,547-554.)；3、自动化：自动化过程代替技术人员的操作，减小了人为误差，节省人力资源的同时得到重复、可信的结果，尤其适合传染性样本的检测。

根据之前文献报道，数字微流控平台上的免疫分析方法一般以化学发光、荧光、电化学等技术作为检测手段(5、Ng,A.H.；Choi,K.；Luoma,R.P.；Robinson,J.M.；Wheeler,A.R.Anal Chem 2012,84,8805-8812；6、Emani,S.；Sista,R.；Loyola,H.；Trenor,C.C.,3rd；Pamula,V.K.；Emani,S.M.Blood Coagul Fibrinolysis 2012,23,760-768；7、Rackus,D.G.；Dryden,M.D.；Lamanna,J.；Zaragoza,A.；Lam,B.；Kelley,S.O.；Wheeler,A.R.LabChip 2015,15,3776-3784.)。这些检测手段提供了准确、灵敏的分析结果，但也不可避免地存在一些局限性。酶的使用大大增加了检测成本，而且其不稳定性容易造成分析结果差异性大；荧光技术固有的光漂白的缺点，限制其检测灵敏度的提高；电化学分析手段虽然具有灵敏、低成本的优势，但数字微流控芯片上复杂的内置电极制作过程限制了其发展。因此，需要发展一种简单、低成本和高灵敏的检测分析技术。