[實用新型]一種基于SERS技術(shù)檢測血清中特異性抗原的微流裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520762704.2
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN205139017U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬輝;董前民;馬芳麗;梁培;黃杰;陳華才
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于光譜學(xué)和生物分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于表面增強拉曼散 射技術(shù)檢測血清中特異性抗原的微流裝置的設(shè)計及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，我們所處在一個極易被病毒感染的環(huán)境中。非典、 流感、MERS等病毒讓人人自危，大部分病毒都是存在于血液當(dāng)中，如何檢測血 清中的某種病毒含量的方法在早期診斷和曝光后治療診斷有著重要作用。已知利 用抗原抗體反應(yīng)用于測量血清病毒細(xì)胞的檢測手段有免疫熒光顯微鏡法、酶聯(lián)免 疫測定法和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)檢測，但存在一定缺陷。免疫熒光顯微鏡成本高，用 于定量測試有一定困難，且技術(shù)程序較復(fù)雜。酶聯(lián)免疫測定法較難尋找合適的酶 催化底物，使其在應(yīng)用上有一定困難，而且顯示對比存在較大的誤差。聚合酶鏈 式反應(yīng)檢測技術(shù)手段困難，對儀器設(shè)備要求過高，操作繁瑣，價格昂貴。這些缺 點限制了這些手段的應(yīng)用，只能用于實驗室檢測。

表面增強拉曼散射(簡稱為SERS)是指在粗糙的金屬(如金、銀、銅)的 表面或溶膠體系中，由于樣品表面或近表面的電磁場的增強導(dǎo)致分子的拉曼散射 信號較普通拉曼散射信號大大增強的現(xiàn)象。近年來，SERS已經(jīng)成為一種成熟的分 子振動光譜技術(shù)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、材料和生命科學(xué)等領(lǐng)域。SERS所得到的拉 曼光譜信號強度比常規(guī)拉曼光譜信號強度高出10⁶以上的數(shù)量級，為痕量物質(zhì)檢 測開拓了一個新的技術(shù)方向。微流體技術(shù)是指流體在微米級別的通道中對其操控 的技術(shù)，通過對微流體系統(tǒng)所需的器件包括泵、閥、混合器、過濾器等的加工， 將裝置加工成一塊芯片大小。微流控裝置具有液體流動可控、消耗試樣和試劑極 少、分析速度成十倍上百倍地提高等特點。近年來微流體技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng) 在化學(xué)、醫(yī)藥及生命科學(xué)等領(lǐng)域上造成革命性的沖擊。利用微流技術(shù)與SERS技 術(shù)手段聯(lián)用，可以在生物分子檢測和痕量樣品檢測應(yīng)用上開啟一個新的方向。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本實用新型提出一種基于SERS技術(shù)檢測血清中特異性 抗原的微流裝置。該裝置通過對人體血清中某些病毒細(xì)菌的特異性抗原含量的測 定，可以判斷人體血清中這些病毒細(xì)菌的含量是否超過人體健康標(biāo)準(zhǔn)。待測試人 體血清樣本、結(jié)合了特異性抗體的免疫磁珠溶液、結(jié)合待測血清抗原的核殼結(jié)構(gòu) 金納米粒子溶液分別通過其對應(yīng)的微流通道入口注入到微流裝置中，通過安裝在 入口處的微流泵控制微流通道中的流速。在微流裝置中，血清中的病毒抗原和金 納米顆粒攜帶的抗原與磁珠攜帶的抗體發(fā)生免疫復(fù)合反應(yīng)，生成的免疫復(fù)合物鍵 合在磁珠上。在微流裝置末端，通過控制SERS檢測單元上的通電螺線管來吸附 鍵合了特異性抗原抗體復(fù)合物的磁珠，聚合物吸附在離SERS檢測單元最近的微 流通道處。對磁珠攜帶的免疫復(fù)合物進行拉曼光譜測試，并對光譜數(shù)據(jù)進行化學(xué) 計量學(xué)分析，最終得到血清中待測抗原的濃度。

本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種基于SERS技術(shù)檢測人體血清中特異 性抗原的微流裝置，主要由待測血清樣品通道入口(1)、結(jié)合了特異性抗體的免 疫磁珠通道入口(2)、結(jié)合了待測血清抗原的核殼結(jié)構(gòu)金納米粒子通道入口(3)、 微流裝置通道出口(4)、SERS檢測單元(5)、傳感控制器(6)組成。該微流 裝置為三明治結(jié)構(gòu)，最下層為基底層，中間層為微流通道層，上層為封裝層。每 個微流通道入口與相應(yīng)的微流導(dǎo)管相連；待測血清樣品通道入口(1)、免疫磁珠 通道入口(2)、金納米粒子通道入口(3)處安裝了控制通道中流速的微流泵。 微流通道采用螺線管形狀設(shè)計。在微流裝置底部，分布著SERS檢測單元(5) 和微流裝置傳感控制器(6)，二者均貼片放置在封裝層上。

進一步地，在本實用新型中，該微流通道底層和封裝層為使用石英層或聚乙 烯構(gòu)成的透明結(jié)構(gòu)；微流通道層使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料加工形成方 形通道，所有通道為200-250μm寬、80-100μm高。

進一步地，在本實用新型中，SERS檢測單元包含一個可控制開關(guān)的通電螺 線管，通過開關(guān)來控制SERS檢測單元對免疫復(fù)合物的聚集。

進一步地，在本實用新型中，傳感控制器包含中心控制芯片、顯示流速的 LED顯示屏、微流泵組成，傳感控制器通過控制微流泵的轉(zhuǎn)速使得微流通道入 口處三種液體流速一致，達到最佳免疫反應(yīng)條件。

一種基于SERS技術(shù)檢測血清中特異性抗原的微流裝置，使用方法包括以下 步驟：