[發明專利]基于SERS檢測的微流控芯片、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201610271856.1
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105854964B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 吳化平;劉愛萍;李吉泉;丁浩;柴國鐘;朱凱;曹彬彬;吳兵兵
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學;浙江理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N21/65
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

技術領域

本發明涉及一種基于SERS檢測的微流控芯片、制備方法及其應用。

背景技術

表面增強拉曼技術(Surface Enhanced Raman Scattering，簡稱SERS)是指借助粗糙金屬表面或金屬納米結構增強吸附分子的拉曼信號的技術，它可以使拉曼信號增強1010～1011倍，這意味著它能檢測單個分子。由于其具有超高的靈敏度，SERS技術已被廣泛應用于化學、生物學、醫學等領域。

微流控芯片是通過微加工的方法制作出微米級別的通道，通過通道的設計將分析的各種基本過程如樣品前處理、分離、分析檢測集成在一個小的基片上，實現對蛋白質、無機離子、DNA等化學成分的快速標定和檢測，叫做微流控芯片實驗室。它可以在幾分鐘甚至更短的時間內進行幾百個樣品的同時分析。與傳統的分析方法相比，它具有分析效率高、試劑消耗量小和體積小易于集成等優點。

微流控芯片廣泛的應用價值得到了眾多研究者的關注，其相關的基礎和應用研究已成為一個前沿的研究領域。

隨著微流控芯片的集成化和微型化，其對微流體體積的控制逐步提高，要求體積達nL(10-9L)到pL(10-12L)甚至到fL(10-15L)，如此微量的體積使得試樣分子的檢測成為難題。但是具有超高靈敏度的SERS技術恰好能解決這一難題，于是，基于SERS檢測技術的微流控芯片應運而生。

目前，微流控表面增強拉曼測試芯片大致可以分為兩種：顆粒式芯片和基底式芯片。雖然運用廣泛，但是仍存在如下缺點：(1)結構復雜，制備過程繁瑣，需要很多例如蠕動泵等外部輔助設備；(2)液體的流動時損耗大，而且被檢測粒子分布不均勻，檢測精度不夠高。

發明內容

本發明針對目前的微流控表面增強拉曼測試芯片存在結構復雜，制備過程繁瑣、液體的流動時損耗大，而且被檢測粒子分布不均勻，檢測精度不夠高的問題，提出了一種結構簡單、制作方便、液體流動損耗小、被檢測粒子分布均勻、檢測精度高的基于SERS檢測的微流控芯片、制備方法及其應用。

本發明所述的基于SERS檢測的微流控芯片的制備方法，包括以下步驟：

1)制備超疏水二氧化鈦涂覆液：將二氧化鈦粉末與無水乙醇混合后在50～100Hz條件下超聲配成的二氧化鈦懸浮液，再加入硅烷，繼續在50～100Hz條件下超聲混勻，然后室溫下反應1～2h，得到超疏水二氧化鈦涂覆液；，所述的無水乙醇的加入量以二氧化鈦質量計為0.01～0.02g/mL,所述硅烷與二氧化鈦懸浮液體積比為0.01～0.03：1；

2)制備帶超疏水層的基體：利用旋涂機將超疏水二氧化鈦涂覆液分次旋涂到清洗干凈的玻璃片等基體表面，然后置于烘箱中100～120℃處理1～2h，得到帶超疏水層的基體；所述的超疏水二氧化鈦涂覆液的涂覆用量為0.1～0.2g/cm³；

3)制備掩膜板：通過高分辨的激光打印機在膠片上打印用于透光的T形流道，制成掩膜板，其中所述的T形流道由橫流道和垂直于橫流道中間位置的豎流道組成，所述的橫流道以中間位置為軸對稱從兩端向中間位置劃分成若干相應對稱的區域，每個區域均勻分布疏水微圖案，所述的疏水微圖案所對應基體相應位置的位置為超疏水區，疏水圖案之外的部分為超親水區；所述橫流道沿兩端向中間位置所述區域內疏水微圖案個數遞減，即相鄰疏水微圖案間的間距逐漸遞增；所述的豎流道設計成楔形流道，末端作為檢測區；

4)制備芯片：將掩膜板覆蓋在帶超疏水涂層的基體表面，然后開啟深紫外光(UV)光源，紫外光透過所述的掩膜板，照射到超疏水涂層表面，被曝光區域由超疏水轉變為超親水，而基體剩余的部分仍為超疏水，掩膜板上的T形流道被復制到基體的超疏水表面上。

所述的UV輻照強度為15mW cm^-2，波長為390nm，照射時間為5～15min。

所述的硅烷為十八烷基三甲氧基硅烷。

步驟1)中的第一次超聲時間為30～60min，第二次超聲時間為5～10min。

步驟1)中的基體為玻璃片、金屬片或者棉織品片。

所述的基體的清潔方式為：將基體依次在丙酮、乙醇、去離子水中超聲10～20min，超聲頻率為50～100Hz。

步驟2)中的旋涂次數為五次，每次取50μL二氧化鈦涂覆液

旋涂到洗凈的基體表面。

所述的旋涂機的轉速為1000～2000rad/min。