基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片，所述微流控芯片通过紫外光刻机将菲林板上的通道图案固化在涂有光刻胶的硅基板上，然后将聚二甲基硅氧烷（PDMS）在硅基板上倒模形成微流控芯片；通道图案包括一多边形通道，所述多边形通道包括一油相溶液入口，油相溶液入口通道向前延伸并向两侧形成分叉通道后，最后闭合成形为多边形，闭合点一侧与待测硫化氢样品溶液入口通道和拉曼试剂溶液通道的混合通道连接，闭合点另一侧连接有提高混合效率的S型通道，S型通道后段连接有检测通道，检测通道末端设有废液出口。本发明专利技术利用硫化氢能够刻蚀银纳米颗粒的原理，实现了对人体血清中硫化氢含量检测。体血清中硫化氢含量检测。体血清中硫化氢含量检测。

【技术实现步骤摘要】
基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片及检测方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及芯片
，具体的说，本专利技术涉及一种基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片，以及采用微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片的检测方法。
[0003]
技术介绍

[0004]表面增强拉曼光谱(Surface
‑
Enhanced Raman Spectroscopy)作为一种高灵敏检测物质工具，Fleischmann 等人于1974 年对光滑银电极表面进行粗糙化处理后,首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。但Fleishmann认为这是由于电极表面的粗糙化，电极真实表面积增加而使吸附的吡啶分子的量增加引起的，而没有意识到粗糙表面对吸附分子的拉曼光谱信号的增强作用。一直到1977年，Van Duyne和Creighton两个研究组各自独立地发现，吸附在粗糙银电极表面的每个吡啶分子的拉曼信号要比溶液中单个吡啶分子的拉曼信号大约强106，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应,被称为SERS 效应。SERS检测方式克服了传统化学检测方式的接触式检测，实现了无损害、痕量物质的检测，具有检测速度快捷、样品前处理操作简易化、可以实现现场及时检测、谱图反应信息明显等优点。随着科技的进一步发展，新一代的拉曼光谱检测装置多样化、便携化、智能化，已经成为一种强大的物质分析检测手段，被广泛引用于各个行业领域。
[0005]硫化氢（H2S）是一种难闻气味的有毒气体，但作为三大内源性气体递质之一，在生命活动中起着非常重要的作用。在心血管系统中，硫化氢具有多种心脏保护作用，包括血管扩张、抗氧化调节、炎症抑制和抗细胞凋亡的激活，同时还是中枢神经系统的神经调节剂。其浓度异常也常能体现一些疾病，比如糖尿病，高血压，唐氏三体综合征等，目前基于吸光度和基于色谱的检测这两种比色法是被公认最常用的测量硫化氢的方法。常见的如亚甲基蓝试验，而亚甲基蓝试验又分为直接法和间接法这两种测量方法。但常常由于被测样品中存在一些还原剂，从而干扰检测以及颜色的变化，所以这个问题也限制了其在血浆中的应用。使用离子选择电极的电化学方法也已被开发出来用于量化水环境中的硫化物浓度的检测。因为该技术针对的S2
‑
离子进行检测，而在生理条件下S2‑
离子含量很低，所以需要在高碱性环境（pH>12）下S2‑
离子比例才能达到检测的极限，这也导致了该技术会对检测样本具有一定的破坏性。最近硫化物的荧光检测得到了广泛的关注，越来越多被新开发的荧光探针能够在有其他干扰物的存在下能够高度选择性的与硫化物反应，形成一种能被检测到荧光化合物。虽然这些荧光分子已经被广泛应用于测量液体和活细胞中的硫化物含量中，但由于这些检测过程通常需要使用大量的样品，这会在应用中会带来很多不便。所以需要一种灵敏度高、样品用量少的检测方法。以下介绍一下目前最常用的几种硫化氢的检测方法。
[0006]如今基于表面增强拉曼散射(SERS)的分析方法由于其快速、灵敏的分析能力，已成为一种很有前途的替代方法。与荧光相比，SERS具有包括较小的光漂白效应、较宽的激发波长范围和多路检测能力的优点。将SERS技术与液滴微流控芯片结合，可以在一定程度上克服SERS和拉曼光谱的一些重要但无法克服的局限性，从而提高其检测能力，扩大其应用范围。而对于微流控芯片来说，SERS方法的加入，可以在芯片上实现高分辨率、快速、高灵敏度、无损、原位、在线和多目标检测。但在以往的连续流微流控芯片上检测时，因为样品往往会附着在通道壁上，从而可能导致检测灵敏度降低和实验结果再现性变差。微液滴微流控芯片技术就能很好的避免这一问题，由于液滴微流控芯片能够将反应溶液进行包裹进而避免其由于与通道内壁接触而附着在上面的问题。显然SERS检测与微流控芯片相结合，显示出其独特和互补的优势。当然这两者结合也有另一个好处是能够使用较小的样本量和较低的分析物浓度进行测量。
[0007]
技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于解决硫化氢小剂量快速检测的问题，提供一种基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片，以及采用微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片的检测方法。
[0009]为实现本专利技术的专利技术目的，本专利技术提出以下技术方案：一种基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片，所述微流控芯片通过紫外光刻机将菲林板上的通道图案固化在涂有光刻胶的硅基板上，然后将聚二甲基硅氧烷（PDMS）在硅基板上倒模形成微流控芯片；其中，所述的通道图案包括一多边形通道，所述多边形通道包括一油相溶液入口，油相溶液入口通道向前延伸并向两侧形成分叉通道后，最后闭合成形为多边形，闭合点一侧与待测硫化氢样品溶液入口通道和拉曼试剂溶液通道的混合通道连接，闭合点另一侧连接有提高混合效率的S型通道，S型通道后段连接有检测通道，检测通道末端设有废液出口；使用时，两侧分叉通道的油相溶液在闭合点处在剪切力和表面张力作用下，将待测硫化氢样品溶液和拉曼试剂溶液的混合溶液包裹成微升级别的微液滴，微液滴进入S型通道，S型通道结构使得微液滴在流动时微液滴内部溶液充分混合后进入检测通道。
[0010]所述的微流控芯片的芯片长度为 42
‑
50mm，芯片宽度为 15
‑
20mm，芯片厚度为 4
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6mm；所述的微流控芯片的通道宽度为190
‑
210um，高度为140
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150um。
[0011]本专利技术还提供了基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，拉曼试剂溶液制备待用；步骤S101，银纳米粒子合成；将45mg的AgN03溶解在5mL的去离子水中充分振荡后，再取1mL滴入49mL去离子水中，搅拌的同时加热，转速设置为820rad/min，温度设为100℃，待烧瓶内溶液温度达到100℃时向烧瓶内快速滴加1mL的浓度为1%柠檬酸钠溶液；步骤S101，银纳米粒子的表面修饰；取500μL的100μM的Cy7
‑
Cl加入到500μL步骤S101制好的AgNPs，在振荡器中振荡半小时以达到Cy7
‑
Cl分子充分吸附在银纳米粒子上的效果。
[0012]步骤S2，芯片通道内疏水处理；步骤S3，待测样品检测；分别将步骤S1制得的拉曼试剂溶液、待测样品溶液以及油相溶液的注射器通过软管连接到微流控芯片相应的进液口，然后将微液滴微流控芯片固定于拉曼显微平台上，先在未打开激光情况下通过光学显微镜观察到微液滴形成稳定后，再对待测样品进行拉曼信号检测。
[0013]进一步的优选技术方案是，所述的步骤S2中，所述的芯片通道内疏水处理方法为：配制疏水溶液，向194μL的FC
‑
40溶液中加入6μL的1H,1H,2H,2H
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全氟辛基三氯硅烷，充分混合后备用；用医用胶带将进液口封住只留一个进液口，用移液枪吸取50μL的混合溶液轻轻插入出液口，然后用移液枪向芯片内注射混合好的疏水溶液，直至观察溶液从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片通过紫外光刻机将菲林板上的通道图案固化在涂有光刻胶的硅基板上，然后将聚二甲基硅氧烷（PDMS）在硅基板上倒模形成微流控芯片；其中，所述的通道图案包括一多边形通道，所述多边形通道包括一油相溶液入口，油相溶液入口通道向前延伸并向两侧形成分叉通道后，最后闭合成形为多边形，闭合点一侧与待测硫化氢样品溶液入口通道和拉曼试剂溶液通道的混合通道连接，闭合点另一侧连接有提高混合效率的S型通道，S型通道后段连接有检测通道，检测通道末端设有废液出口；使用时，两侧分叉通道的油相溶液在闭合点处在剪切力和表面张力作用下，将待测硫化氢样品溶液和拉曼试剂溶液的混合溶液包裹成微升级别的微液滴，微液滴进入S型通道，S型通道结构使得微液滴在流动时微液滴内部溶液充分混合后进入检测通道。2.根据权利要求1所述的一种基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片，其特征在于，所述的微流控芯片的芯片长度为 42
‑
50mm，芯片宽度为 15
‑
20mm，芯片厚度为 4
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6mm；所述的微流控芯片的通道宽度为190
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210um，高度为140
‑
150um。3.一种如权利要求1和2所述的基于微液滴硫化氢痕量检测用微流控芯片的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，拉曼试剂溶液制备待用；步骤S101，银纳米粒子合成；将45mg的AgN03溶解在5mL的去离子水中充分振荡后，再取1mL滴入49mL去离子水中，搅拌的同时加热，转速设置为820rad/min，温度设为100℃，待烧瓶内溶液温度达到100℃时向烧瓶内快速滴加1mL的浓度为1%柠檬酸钠溶液；步骤S101，银纳米粒子的表面修饰；取500μL的100μM的Cy7
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Cl加入到500μL步骤S101制好的AgNPs，在振荡器中振荡半小时以达到Cy7
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【专利技术属性】
技术研发人员：高荣科，赵志鹏，吴春雨，于连栋，张冬至，陆洋，贾华坤，陈孝喆，夏豪杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：