[發明專利]生化分離檢測一體芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201310368510.X
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN104422751A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 朱煜;趙奕平;趙一兵;張耀輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所;趙奕平
• 主分類號: G01N30/90
• 分類號: G01N30/90;G01N30/92;G01N21/65;H01L21/02
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 楊林;李友佳

技術領域

本發明涉及生化分析檢測技術領域，特別涉及一種集超薄薄層色譜分離和表面增強拉曼檢測于一體的生化分離檢測一體芯片及其制備方法。

背景技術

快速、高靈敏度和高特異性的生化檢測手段在食品、環境和臨床醫學領域有重要作用,是建立有效的食品安全質量控制體系的重要保證；為醫學臨床診斷和疾病/流行病預防控制提供依據；為環境污染的監控提供量化的佐證。然而，食品、環境和臨床醫學中的生化樣品通常為復雜混合物，通常需要進行分離和純化以消除樣品基底對測定的干擾。尤其對于痕量的環境樣品和醫學臨床樣品等，還需要恰當方法對樣品進行富集以彌補檢驗方法靈敏度的不足。現有技術方法如高效液相色譜-質譜聯用技術、熒光免疫分析和酶聯免疫分析(ELISA)、聚合酶鏈反應（PCR)等通常步驟繁冗，并且需要依賴于昂貴的實驗室設備和特殊試劑，不利于進行快速檢測。

表面增強拉曼（Surface-EnhancedRamanScattering，SERS）檢測方法具有極高的靈敏度，可以用于單分子水平的檢測,其主要原理是在納米尺度(5～100nm)的金屬表面受入射激光激發產生的局域電磁場增強效應，其表面增強效應與金屬種類、金屬納米結構的形狀、粒徑大小等直接相關。SERS檢測方法中信號強度與熒光信號強度在同一數量級，譜峰信號尖銳，可以提供熒光信號所不具備的分子結構特征指紋信息，既可以用于直接檢測，也可以進行標記間接檢測,是進行生化檢測的強有力的工具。

運用SERS檢測方法對食品、環境和臨床醫學等領域中由復雜基體組成的生化樣品進行檢測時，主要有兩種檢測模式：其一是基于免疫夾心結構的間接檢測模式，檢測芯片由第一（捕捉）抗體+SERS信號標記+第二（特異）抗體組成.該方法需要分別生長/固定第一（捕捉）抗體的芯片，以及由第二（特異）抗體修飾的SERS標記單元，制備過程繁冗，成本高昂；第二種檢測模式為直接檢測模式，將待測樣品直接吸附于SERS活性芯片表面，運用化學計量學的多變量分析方法對SERS譜圖進行定性鑒別與定量分析，該方法簡單易行，但容易受到大量的復雜樣品基體干擾，從而降低了檢測靈敏度。

銀的斜納米棒陣列是一種高靈敏度和高效的表面增強拉曼芯片結構。該結構的表面增強拉曼芯片使用直接檢測模式，在用于臨床樣品（如病毒）檢測時，由于復雜樣品基體的干擾，大大降低了該芯片的靈敏度。

另一方面，雖然表面增強拉曼技術可以與傳統的薄層色譜（TLC）分離技術聯用，即首先使用薄層色譜對混合物樣品進行分離，然后在分離的樣品斑點原位點滴加Au或Ag溶膠納米顆粒，形成檢測“熱點”(hot?spot)，進行的表面增強拉曼檢測，但由于Au/Ag溶膠顆粒形成的“熱點”不穩定，導致該方法可靠性較低。

發明內容

針對上述提到的現有技術的不足，本發明提出了一種生化分離檢測一體芯片及其制備方法，該檢測芯片可以實現對待測混合物樣品進行快速分離和高靈敏度檢測一體化，在食品、環境和臨床醫學等領域中具有廣泛的應用前景。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種生化分離檢測一體芯片，包括襯底、分離層固定相以及表面增強拉曼信號檢測層，所述信號檢測層通過第一黏合層連接到所述分離層固定相上。

優選地，所述分離層固定相包括由多個納米單元構成的納米陣列薄膜層；所述納米陣列薄膜層的孔隙率為50%～70%；所述納米單元的材料為SiO₂或Al₂O₃。

優選地，所述納米單元為斜納米棒；其中，以垂直于襯底的方向為基準，斜納米棒傾斜的角度為20～50°。

優選地，所述分離層固定相包括多個納米陣列薄膜層，其中相鄰兩層納米陣列薄膜層中的斜納米棒呈相反方向傾斜。

優選地，所述納米單元為螺旋狀納米棒，并且所述螺旋狀納米棒的軸線垂直于襯底。

優選地，所述信號檢測層為金屬斜納米棒陣列薄膜層，所述金屬為Au或Ag,所述信號檢測層的厚度為800～1000nm。

優選地，所述信號檢測層500還包覆有一表面化學修飾材料層。

優選地，所述分離層固定相的厚度為3～5μm。

優選地，所述第一黏合層的材料為Ti或者Cr。

優選地，所述襯底與分離層固定相之間還設置有第二黏合層，所述第二黏合層的材料為Ti或者SiO₂。