[發明專利]可重復使用的高通量SERS微流控芯片及其應用

有效

• 申請號: 201810524022.6
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108709880B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 汪小琳;何璇
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮;吳瑞芳

本發明公開了一種可重復使用的高通量SERS微流控芯片，包括通過微流控管路串聯在一起的反應芯片和檢測芯片；所述反應芯片用于供含有重金屬離子的液體樣品與DNA酶試劑進行混合反應；所述檢測芯片用于對反應芯片反應后的反應物進行檢測。本發明還提供了前述可重復使用的高通量SERS微流控芯片的應用，是應用于檢測水環境中痕量有害金屬離子的含量。本發明設計的SERS微流控芯片，可以重復循環使用，工藝簡單，成本低，效率高，可批量生產。本發明可一次性檢出多個數據，具有快速，高效，高通量檢測的特點。

技術領域

本發明涉及一種水環境中痕量有害金屬離子的檢測裝置，具體涉及一種基于微流控技術及表面增強拉曼技術聯用的痕量有害金屬離子檢測芯片及其應用。

背景技術

表面增強拉曼散射(SERS)技術是一種新型的痕量分析技術，它能從分子水平得到基因和化學鍵以及微環境對樣品結構影響的信息，并實時獲得其指紋圖譜，信息量很大，除了具有靈敏度高、特異性強、無標記、無損傷以及可實時探測等特點，還不會被溶液等介質干擾，被廣泛地應用于生化檢測等領域。微流控芯片是一種應用于微型全分析系統領域的核心技術，因其尺寸小、成本低、試劑耗量小、快速高效、易集成和自動化等優點，在生物、化學、醫學等領域有著巨大的應用潛力，是未來分析和檢測發展的方向之一，因此，將SERS技術與微流控芯片結合是一個很有前景的研究課題。

目前，將SERS技術與微流控芯片結合的常用方法，就是先將SERS基底制備好，然后將該基底轉移到微流控的工作位置上。這兩步操作無形中增加了時間和工序的成本，為了實現檢測，SERS基底一般要內置在微流體通道內部，上述兩步法還會給后續的鍵合封裝工序帶來諸多困難。更受局限的事，通常一個微流控器件只可以放置一片SERS基底，經過大量時間工序制作后，僅僅檢測一次，就被廢棄了，時間和價值成本都非常昂貴。

為了解決上述問題，電動力學、光鑷法、納米溝道法等基于膠體粒子的富集方法被廣泛地使用，然而，由于液體環境中膠體粒子非常容易粘附、團聚，這些技術存在檢測效率低、信號強度弱等問題，使得帶有拉曼基底的微流控芯片的SERS活性低，在很多應用場合都根本達不到使用需求。因此，一種具有較高SERS活性的微流控芯片以及可循環重復使用，高靈敏，低成本，快速高通量的SERS微流控芯片的制備方法顯得尤為重要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種可重復使用的高通量SERS微流控芯片及其應用。

本發明利用反應芯片和檢測芯片串聯，當待測溶液和反應試劑(DNA酶)分別通過微流控泵入反應芯片時，兩者在狹長的U形通道中發生了DNA酶切反應，包含有標記拉曼探針分子的殘余DNA堿基序列等反應產物一起通過微流控泵入到檢測芯片的樣品池中，與SERS基底作用，該SERS基底表面修飾有能與殘余DNA堿基序列互補的一段單鏈DNA，兩者孵化一定時間后，兩段單鏈DNA退火成雙鏈，導致末端標記的拉曼探針分子貼近SERS基底表面，產生拉曼信號，從而間接測定有害金屬離子含量。此外，通過反復洗滌干凈，并將檢測芯片打開，更換里面的多個SERS基底，該芯片可以重復循環使用，由于可同時放置多個SERS基底，一次性檢出多個數據，故該芯片具有快速，高效，高通量檢測、可重復使用的特點，具有很好的應用前景。

本發明是這樣實現的：

一種可重復使用的高通量SERS微流控芯片，包括通過微流控管路串聯在一起的反應芯片和檢測芯片；

所述反應芯片用于供含有重金屬離子的液體樣品與DNA酶試劑進行混合反應；

所述檢測芯片用于對反應芯片反應后的反應物進行檢測。

更進一步的方案是：

所述檢測芯片包括至少一個SERS基底，且SERS基底可更換。

更進一步的方案是：

所述反應芯片和檢測芯片均包括基片和上下蓋片，基片和上下蓋片通過磁鐵鍵合連接。