一種用于溶膠法sers檢測(cè)的微流控芯片及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的領(lǐng)域?yàn)榉治龌瘜W(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種高重現(xiàn)性的Raman檢測(cè)微流控芯片及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼(Raman)散射是一種振動(dòng)光譜，但是普通拉曼散射光譜的強(qiáng)度很弱，限制了其在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)用。表面增強(qiáng)拉曼光譜(Surface-Enhanced Raman scattering，SERS)能提高拉曼信號(hào)4-7個(gè)數(shù)量級(jí)，拓展了拉曼光譜在科研領(lǐng)域的應(yīng)用。SERS使用特殊的基底(通常是金、銀、銅等幣族金屬)增強(qiáng)拉曼信號(hào)，常見的基底有粗糙塊狀基底和納米粒子溶液兩種形式。其中，納米粒子溶液由于制備簡單，使用方便等優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用。但是，由于納米粒子溶液屬于膠體溶液，容易發(fā)生納米粒子的團(tuán)聚和沉降，特別是在加入待測(cè)物質(zhì)(或溶液)改變膠體溶液組成后。納米粒子的團(tuán)聚狀態(tài)會(huì)嚴(yán)重影響SERS信號(hào)的強(qiáng)度。因此，迄今為止，納米粒子溶液的拉曼檢測(cè)重復(fù)性極低，無法用于拉曼定量或半定量分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于溶膠法SERS檢測(cè)的微流控芯片，并且通過使用該微流控芯片，達(dá)到高重現(xiàn)性的SERS檢測(cè)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種用于溶膠法SERS檢測(cè)的微流控芯片，包括一溶液進(jìn)口以及一溶液出口，所述的溶液進(jìn)口和溶液出口之間設(shè)有一檢測(cè)區(qū)，其特征在于:該檢測(cè)區(qū)包括一三明治結(jié)構(gòu)，上下層均為石英層，中間層為膜層，該膜層設(shè)有鏤空通道作為檢測(cè)區(qū)，該鏤空通道和溶液進(jìn)口以及溶液出口連通，鏤空通道高度10-100 μ m，寬40-200 μ m，上層厚度為300-1000 μ m，下層厚度為 100-500 μ m。
[0006]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，所述鏤空通道高度20-40 μ m，寬40_60 μ m。
[0007]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，所述的溶液進(jìn)口和溶液出口可以為同一孔，但較佳地，為不同的孔。
[0008]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，所述的膜層優(yōu)選為PDMS膜。也可以采用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等，但是厚度不超過ΙΟΟμπι，否則達(dá)不到微量檢測(cè)的目的。
[0009]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，該微流控芯片還包括一頂層，所述的頂層蓋設(shè)于上層上方，在對(duì)應(yīng)溶液進(jìn)口處設(shè)有注射工具固定孔。
[0010]一種溶膠SERS檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0011]I)制備前述的微流控芯片；
[0012]制備包覆度為40-70 %的Au@Si02納米粒子在納米粒子溶液中加入待測(cè)物溶液，調(diào)節(jié)體系團(tuán)聚粒度為100 μ m-300 μ m，之后從微流控芯片的溶液進(jìn)口中注入，液體流經(jīng)檢測(cè)區(qū)時(shí)，在檢測(cè)區(qū)進(jìn)行拉曼檢測(cè)。
[0013]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，步驟3)團(tuán)聚度調(diào)節(jié)采用硫酸和NaOH。
[0014]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，步驟3)調(diào)節(jié)體系團(tuán)聚粒度的方法為加入硫酸后加入NaOH0
[0015]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，NaOH的量為硫酸的等當(dāng)量(等當(dāng)量指Imol硫酸對(duì)應(yīng)2mol NaOH)。
[0016]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，步驟3)調(diào)節(jié)體系團(tuán)聚粒度為100μπι-300 μπι，大于該范圍會(huì)造成粒子沉降，在芯片中貼壁堵塞，小于該范圍不能產(chǎn)生有效信號(hào)。
[0017]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，步驟3)液體在檢測(cè)區(qū)的流動(dòng)速度為100-1000 μ 1/h。大于該范圍會(huì)耗費(fèi)粒子及待測(cè)物，小于該范圍局部產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)帶走，造成光損傷。
[0018]本發(fā)明的有益效果如下:
[0019]1、本發(fā)明設(shè)計(jì)三明治型微流控SERS芯片，使用SERS納米粒子，施以pH調(diào)控，進(jìn)行流動(dòng)SERS檢測(cè)，可以獲得高重復(fù)的SERS信號(hào)，進(jìn)行定量或半定量分析；
[0020]2、制備的芯片所用成本低，耗時(shí)少，并且可以重復(fù)使用，在檢測(cè)時(shí)所耗費(fèi)的待測(cè)物少，可以實(shí)現(xiàn)微量檢測(cè)。
[0021 ] 3、先后使用硫酸和NaOH進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，可以控制納米粒子的團(tuán)聚度，解決了芯片內(nèi)粒子黏附的問題，拓展了芯片在SERS方面的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0022]圖1三明治式拉曼檢測(cè)微流控芯片結(jié)構(gòu)圖及實(shí)物照片。A實(shí)物和硬幣的對(duì)比圖；B檢測(cè)流程示意圖；C爆炸結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2不同初始硫酸濃度Si02@Au納米粒子粒徑分布曲線。
[0024]圖3 Si02iAu納米粒子粒徑峰值(團(tuán)聚度)與初始硫酸濃度關(guān)系曲線。
[0025]圖4三明治式拉曼檢測(cè)微流控芯片檢測(cè)4-巰基吡啶拉曼光譜。4-巰基吡啶濃度為0.25X 10_4M，激光激發(fā)波長638nm，功率28mw，采譜時(shí)間Is,測(cè)定50次，任取其中6次。
[0026]圖5 4-巰基吡啶拉曼光譜1095CHT1峰值測(cè)量曲線。4-巰基吡啶濃度0.25X 10_4M，激光激發(fā)波長638nm，功率27mw，采譜時(shí)間Is,測(cè)定50次，任取其中6次。實(shí)驗(yàn)組為使用三明治式微流控芯片，對(duì)照組為使用石英比色皿測(cè)量。
[0027]圖6多次測(cè)量所得腺嘌呤拉曼光譜特征峰736.586CHT1與4_巰基苯乙酸鈉特征峰1076.26cm—1峰強(qiáng)的比值曲線。腺嘌呤濃度2x10 _5M，4-巰基苯乙酸鈉濃度6xlO_6M，激光激發(fā)波長638nm，功率27mw，采譜時(shí)間Is,測(cè)定50次，任取其中6次。實(shí)驗(yàn)組為使用三明治式微流控芯片，對(duì)照組為使用石英比色皿測(cè)量。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明主要涉及以下幾個(gè)方面:
[0029]I)微流控芯片:圖1為芯片的實(shí)物圖以及結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，分為四部分，I—底片，為300 μπι厚，IcmXlcm的石英片；2—薄膜層，為30 μ m厚的鏤空聚二甲基娃氧燒(PDMS)。鏤空部分為Y字形通道及三個(gè)圓孔(圖1B)，通道寬度為50μπι，圓孔孔徑均為500 μ m ;3—蓋片，IcmX IcmX 300 μ m的石英片，帶有三個(gè)直徑為500 μ m的圓孔；4—頂層，帶有三個(gè)孔徑為0.75mm圓孔的PDMS塊，厚度為2mm。
[0030]2)納米粒子及最適酸度確定:選用包覆率為60%的核殼型納米粒子AuIiS12SSERS基底，其中內(nèi)核為直徑60nm的金納米粒子，殼層為1nm厚的Si02。最適酸度的確定:在100 μ I Au@Si02納米粒子溶液中加入100 μ I的待測(cè)物溶液，加入50 μ I不同濃度硫酸溶液(1-2M?I(T5M)，混合均勻，再加入50 μ I等當(dāng)量的NaOH溶液，混合均勻后進(jìn)行激光動(dòng)態(tài)光散射(DSL)測(cè)定，選擇團(tuán)聚粒徑為100-300nm的初始硫酸濃度為最適酸度。
[0031]3)微流控芯片拉曼檢測(cè):在100 μ I Au@Si02納米粒子溶液中加入100 μ I的待測(cè)物溶液，加入50 μ I前述步驟確定的最適酸度硫酸溶液，混合均勻，再加入50 μ I等當(dāng)量的NaOH溶液，混合均勻后，通入微流控芯片進(jìn)行檢測(cè)。
[0032]實(shí)施例1
[0033]制備用于拉曼檢測(cè)的芯片，如附圖1所示，由底片、薄膜層、蓋片、頂層組成。
[0034]芯片的加工方法:(1)選用IcmX lcmX300 ym的石英片作為底片和蓋