一種基于磁性石墨烯的sers自參考微流控芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種微流控芯片與納米材料制備領域，尤其是一種基于磁性石墨烯的SERS自參考微流控芯片。
【背景技術】
[0002]在微米量級的溝道中對流體進行操控的技術被稱為微流控技術。通過精細加工技術將微溝道、微泵、微閥門、微電極等功能元件集成在芯片板材上，進而構造出類似于集成電路芯片的微型全分析系統(tǒng)被稱為微流控芯片。利用微流控技術與微流控芯片開展分析檢測，相比于傳統(tǒng)檢測方法，具有快速高效、高密度、高通量、低消耗、集成化等諸多優(yōu)點。這也使得微流控芯片分析技術稱為一項極為重要的分析檢測技術。目前，微流控芯片分析技術已經(jīng)在生命科學、環(huán)境監(jiān)測、食品分析、醫(yī)藥工程、基因工程等領域獲得了廣泛的應用。通常，在利用微流控分析系統(tǒng)開展分析檢測過程中，會將其與其它技術手段聯(lián)用，以獲取樣品更加豐富生化信息。例如，利用微流控芯片開展的電泳分析、熒光光譜、質(zhì)譜、原子光譜、光聲光譜、電化學測量等已經(jīng)在生化分析領域顯示出了強大的技術優(yōu)勢。
[0003]拉曼散射光譜包含著分子本征振轉(zhuǎn)能級結構的信息，是分子的“指紋光譜”。通常情況下，分子的拉曼散射信號十分微弱，欲獲取有價值的拉曼信號，往往需要對其進行增強。有研宄表明，當拉曼分子吸附在貴金屬，如金、銀、鉑等納米結構表面時，其拉曼信號可被顯著增強，這種現(xiàn)象被稱為表面增強拉曼散射(SERS)。SERS技術作為一種重要的分析檢測手段，具有許多傳統(tǒng)檢測技術無法比擬的優(yōu)點，例如，其光譜不易光漂白、對樣品無損、操作簡便、光譜特異性高等，這使其在分析檢測中具有十分重要的應用價值。石墨烯是由碳原子構成的單層納米材料，具有理想的蜂窩狀二維結構。研宄表明，石墨烯與貴金屬納米顆粒類似，對吸附在其附近的拉曼分子也具有顯著的SERS增強作用。此外，石墨烯還具有良好的穩(wěn)定性、良好的生物兼容性、易于功能化修飾等優(yōu)點，因而常被用于制作生化材料的SERS檢測基底。
[0004]綜上所述，設計一種可用于SERS檢測的微流控芯片具有潛在的應用價值。特別是，若SERS基底在微流通道中的位置可根據(jù)需要精確位，將會使芯片具有更為重要的實用價值。目前尚未發(fā)現(xiàn)類似技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于磁性石墨烯的SERS自參考微流控芯片，可實現(xiàn)對生化反應不同階段的實時SERS監(jiān)控；便于評估SERS基底材料的SERS增強能力及其對反應通道中反應的影響，進而可實現(xiàn)SERS “自參考”功能。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:一種基于磁性石墨烯的SERS自參考微流控芯片，包括基片，
[0007]基片上開設有相對于基片中軸線對稱的反應通道和參考通道，反應通道和參考通道的進料端連通后再與進料管連通，第一反應物上樣管和第二反應物上樣管分別與進料管連通，SERS基底材料注入通道通過微閥門與反應微流通道連通；
[0008]蓋片與基片相配合，磁力裝置放置于蓋片上，通過磁力裝置產(chǎn)生的磁力牽引注入反應通道的磁性石墨烯溶液流動。
[0009]反應通道由反應微流通道、反應管道以及反應待測區(qū)域組成，反應微流通道通過反應管道與反應待測區(qū)域連通，參考通道由參考微流通道、參考管道以及參考待測區(qū)域組成，參考微流通道通過參考管道與參考待測區(qū)域連通。
[0010]反應微流通道和參考微流通道為彎曲狀通道。
[0011]磁力裝置為永磁鐵或電磁線圈。
[0012]蓋片采用可與基片貼合的板材制備而成。
[0013]一種基于磁性石墨烯的SERS自參考微流控芯片的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0014]I)制備基片陽模:在模架上按照設定尺寸移動模具鑲塊，留出與基片大小一致的微腔，在定模座板上，對應反應通道和參考通道處，固定條狀型芯，從而構成基片陽模；
[0015]2)制備基片:向步驟I)制得的基片陽模中灌注有機溶膠，當有機溶膠固化后，去掉模具，獲得基片；
[0016]3)制備蓋片:在模架上按照設定尺寸移動模具鑲塊，留出與蓋片尺寸一致的微腔，灌注有機溶膠，冷卻成型后，脫模，獲得蓋片；
[0017]4)制備磁性石墨烯備用，
[0018]即制得基于磁性石墨烯的SERS自參考微流控芯片。
[0019]步驟2)和步驟3)所用有機溶膠為聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0020]步驟4)磁性石墨烯的制備方法為:
[0021]4-1)制備石墨烯；
[0022]4-2)制備磁性納米顆粒:將FeCl3.6H20溶于乙二醇，配制成質(zhì)量濃度為20毫克/毫升的FeCl3.6Η20溶液，取100毫升的該溶液，加入820毫克的醋酸鈉，0.2克殼聚糖，劇烈攪拌30分鐘后，轉(zhuǎn)移至反應釜中，再加熱至200°C，17小時后停止加熱，將產(chǎn)物用乙醇清洗3遍，去離子水清洗2遍后，存儲于50毫升水溶液中，即制得磁性納米顆粒；
[0023]4-3)將步驟4-1)制得的石墨烯與步驟4-2)制得的磁性納米顆粒以摩爾比為1:10的比例混合，無磁攪拌12小時，離心分離，將分離物用乙醇清洗2遍，去離子水清洗2遍后的產(chǎn)物真空干燥，即制得磁性石墨烯。
[0024]一種基于磁性石墨烯的SERS自參考微流控芯片的應用，將反應溶液注入進料管，經(jīng)混合后，反應溶液分成兩股，分別進入反應通道和參考通道，將磁性石墨烯配制成質(zhì)量濃度為10微克/毫升-100毫克/毫升的溶液，注入反應通道，利用蓋片上磁力裝置產(chǎn)生的外磁場將磁性石墨烯溶液引導至檢測位置，將SERS自參考微流控芯片置于SERS光譜儀下，檢測其SERS光譜，實現(xiàn)對生化反應不同階段的實時SERS監(jiān)控；利用參考通道作為對照，以評估SERS基底材料的SERS增強能力及其對反應通道中反應的影響，實現(xiàn)SERS自參考功能。
[0025]將磁性石墨稀與去咼子水配制成質(zhì)量濃度為10微克/暈升-100暈克/ _升的水溶液。
[0026]本實用新型提供的一種基于磁性石墨烯的SERS自參考微流控芯片，其有益效果如下:
[0027]1、可在微流控芯片中實現(xiàn)SERS檢測。
[0028]2、作為SERS基底材料的磁性石墨烯用量較少，相比于將SERS基底材料鋪滿整個通道來實現(xiàn)SERS監(jiān)控而言，既節(jié)約了耗材，也顯著地降低了對原反應的干擾。
[0029]3、磁性石墨烯在反應通道中的位置可由外磁場引導與精確調(diào)控，因此可對反應過程中任何階段實現(xiàn)SERS監(jiān)控。
[0030]4、基片中同時設計有參考通道，極大地簡化了實際操作中對SERS增強因子的計算，同時也為評價SERS基底材料對反應產(chǎn)生何種影響提供了極大的便利；即借助參考通道，可以實現(xiàn)所謂的SERS “自參考”功能。
【附圖說明】
[0031]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明:
[0032]圖1為本實用新型SERS自參考微流控芯片的結構示意圖；
[0033]圖2為本實用新型圖1A處的放大圖；
[0034]圖3為制備本實用新型方法所需的磁性石墨烯的結構示意圖；
[0035]圖4為利用本實用新型實施例三檢測DNA分子雜交過程獲得的SERS光譜圖。
【具體實施方式】
[0036]實施例一
[0037]如圖1和圖2所示，一種基于磁性石墨烯的SERS自參考微流控芯片，包括基片1，
[0038]基片I上開設有相對于基片中軸線對稱的反應通道和參考通道，反應通道和參考通道的進料端連通后再與進料管101連通，第一反應物上樣管111和第二反應物上樣管102分別與進料管101連通，SERS基底材料注入通道110通過微閥門109與反應微流通道108連通；
[0039]蓋片2與基片I相配合，磁力裝置放置于蓋片2上，通過磁力裝置產(chǎn)生的磁力牽引注入反應通道的磁性石墨烯溶液106流動。
[0040]第三步進電機驅(qū)動注射器104通過第三毛細管105與SERS基底材料注入通道110連通。
[0041]第一步進電機驅(qū)動注射器通過第一毛細管與第一反應物上樣管111連通；
[0042]第二步進電機驅(qū)動注射器通過第二毛細管與第二反應物上樣管102連通。
[0043]反應通道由反應微流通道108、反應管道114以及反應待測區(qū)域112組成，反應微流通道108通