[发明专利]基于光热效应的表面增强拉曼散射微流芯片及其检测方法

说明书

本发明公开了一种基于光热效应的表面增强拉曼散射微流芯片及其检测方法。该微流芯片包括：基底，具有微流通道，微流通道用于容纳混合溶液，混合溶液中含有待测物颗粒和经过表面活性剂修饰的贵金属纳米粒子；激发光纤，包括光信号输入端和光热激发端，光热激发端包括光纤端面和光热膜层，光热膜层设置于光纤端面的光热膜层，光热激发端位于微流通道中，光信号输入端用于接入光信号，以使光热激发端在混合溶液中产生光热效应，以将贵金属纳米粒子和待测物颗粒共同聚集在光热膜层上形成粒子聚集体，粒子聚集体用于在外部激光的激发下产生拉曼信号。这样可实现微流芯片的重复利用，具有较高灵活性，且制作成本低。

技术领域

本发明属于微粒操纵检测技术领域，具体地讲，涉及一种基于光热效应的表面增强拉曼散射微流芯片及其检测方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)作为一种常用且先进的物质检测手段，在化学，生物医学和环境保护领域发挥着至关重要的作用。由于SERS强度与金属纳米结构的表面等离子体共振有关，并在很大程度上取决于SERS基底金属纳米结构的几何形状。因此，常见的SERS基底主要是通过化学吸附法、激光诱导沉积法、原位还原法和光刻法制备金属纳米粒子/结构来形成的。尽管这些SERS基底已经变得相对成熟并且是增强拉曼信号的常用工具，但其相对较大的基底面积限制了它们的小型化和集成化，这大大限制了SERS检测在痕量液体检测以及实时检测等方面的进一步应用。

与此同时，光纤端面实验室(Lab On Fiber Tip)不断发展起来解决了这个问题，它是通过在光纤端面修饰不同结构来实现光传感的一种新型应用，具有光衰减小，传感有效面积小，光学调整自由，不受电磁场干扰，容易与其他设备灵活耦合的优点。在生物化学SERS检测领域快速发展。随着它的发展，SERS检测设备的集成化大大提高了。但是也有了新的问题，这种光纤端面实验室需要精密仪器，高成本制作周期长，一旦做成表面结构就无法改动，降低了实用性和灵活性。

因此，如何实现低成本，灵活且快速地在光纤端面制作SERS基底、构造光纤实验室，并能对低浓度溶液可重复的检测，成为本领域中急需解决的技术问题。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何实现低成本，灵活且快速地在光纤端面制作SERS基底、构造光纤实验室，并能对低浓度溶液可重复的检测。

(二)本发明所采用的技术方案

为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于光热效应的表面增强拉曼散射微流芯片，所述微流芯片包括：

基底，具有微流通道，所述微流通道用于容纳混合溶液，所述混合溶液中含有待测物颗粒和经过表面活性剂修饰的贵金属纳米粒子；

激发光纤，包括光信号输入端和光热激发端，所述光热激发端包括光纤端面和光热膜层，所述光热膜层设置于所述光纤端面的光热膜层，所述光热激发端位于所述微流通道中，所述光信号输入端用于接入光信号，以使所述光热激发端在所述混合溶液中产生光热效应，以将所述贵金属纳米粒子和所述待测物颗粒共同聚集在所述光热膜层上形成粒子聚集体，所述粒子聚集体用于在外部激光的激发下产生拉曼信号。

优选地，所述微流通道包括第一输入槽、第二输入槽和混合槽，所述第一输入槽、所述第二输入槽分别与所述混合槽连通，所述第一输入槽用于注入贵金属纳米粒子溶液，所述第二输入槽用于注入待测物颗粒溶液，所述贵金属纳米粒子溶液和所述待测物颗粒溶液共同在所述混合槽中形成所述混合溶液，所述光热激发端设置于所述混合槽中。

优选地，所述微流通道还包括排出槽，所述排出槽与所述混合槽连通，且所述排出槽用于排出混合溶液。

优选地，所述光热膜层的材料为金属材料或氧化石墨烯。