一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片及使用方法技术

本发明专利技术涉及生化检测技术领域，具体涉及一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片及使用方法。具体技术方案为：一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，包括加样区和与加样区连通的分离区，所述分离区的末端连通有分流区，所述分流区分别连通有废液口Ⅰ和螺旋分离区，所述螺旋分离区的末端分别连通废液口Ⅱ和过滤检测腔。本发明专利技术解决了现有技术中微通道内集成有序SERS基底时，集成难度大、制备成本高、灵敏度低及细菌富集捕获效率不高等问题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片及使用方法


[0001]本专利技术涉及生化检测
，具体涉及一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片及使用方法。

技术介绍

[0002]致病菌感染引发的传染性疾病，在世界范围内对公众健康构成巨大威胁，因此对病原菌进行快速、灵敏的检测和识别，以避免和减少对环境、食品的污染和细菌感染，已成临床诊断和食品监控等领域迫切需求。
[0003]传统细菌培养法是细菌鉴定的金标准方法，准确度高，但耗时长，通常需要2
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5天，不能满足细菌快速检测的需求。一些新的细菌检测方法如聚合酶链反应(PCR)和酶联免疫吸附试验(ELISA)，尽管缩短了检测时间，但需要特殊昂贵的设备并配备训练有素的专业人员，测试成本较高，也难以实现现场快速检测。因此，如何实现高灵敏度、高特异性快速识别病原体是目前急需解决的技术难题。
[0004]近年来，表面增强拉曼技术(SERS)由于具有操作简单、检测速度快，灵敏度高、细菌指纹谱图信息丰富，已成为一种有应用前景的细菌快速检测技术。然而，由于激光拉曼仪器的光斑很小，在SERS检测前，必须将细菌富集并捕获于SERS基底上。因此，存在样品预处理过程繁琐、耗时长，且细菌易污染等问题。将微流控芯片的在线分离、富集与SERS技术的原位、高灵敏度、高特异性检测结合，为细菌检测提供一种闭环控制式的检测环境，可避免细菌污染，成为目前细菌检测的研究热点。但是，目前基于SERS检测技术的微流控细菌芯片依然存在微通道内集成有序SERS基底时，集成难度大、制备成本高、灵敏度低及细菌富集捕获效率不高等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片及使用方法，解决了现有技术中微通道内集成有序SERS基底时，集成难度大、制备成本高、灵敏度低及细菌富集捕获效率不高等问题，可实现样品中细菌的分离和膜过滤捕获和SERS原位检测。在微孔滤膜上的纳米增强材料，通过两个进样通道通入反应液，原位集成纳米增强颗粒，具有很好的均匀性和SERS灵敏度。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，包括加样区和与加样区连通的分离区，所述分离区的末端连通有分流区，所述分流区分别连通有废液口Ⅰ和螺旋分离区，所述螺旋分离区的末端分别连通废液口Ⅱ和过滤检测腔。
[0008]优选的，所述过滤检测腔内设置有微孔滤膜，所述螺旋分离区的末端与微孔滤膜的上层区域连通；所述过滤检测腔的一侧连通有废液口Ⅲ，所述废液口Ⅲ与微孔滤膜的下层区域连通。
[0009]优选的，所述过滤检测腔的一侧连通有进样区，在所述微孔滤膜上原位合成有纳
米增强基底的检测单元。
[0010]优选的，所述加样区包括数个加样口和分别与加样口连通的加样通道，所述分离区包括分离通道，数个所述加样通道汇合后与分离通道连通，所述分离通道的两侧呈对称设置的锯齿形。
[0011]优选的，所述螺旋分离区包括螺旋通道，所述螺旋通道由外圈向中心盘绕，盘绕到中心后再从中心向外圈盘绕，形成双螺旋通道。
[0012]优选的，所述分离通道与螺旋通道连通，所述废液口Ⅱ与螺旋通道的内侧连通，所述过滤检测腔与螺旋通道的外侧连通。
[0013]优选的，所述分流区包括数个分流通道，其中一个所述分流通道连通所述废液口Ⅰ，其余所述分流通道汇合后连通所述螺旋通道。
[0014]优选的，所述进样区包括数个进样口和分别与进样口连通的进样通道，其中一个所述进样通道与过滤检测腔连通，其余所述进样通道汇合后连通有混合通道，所述混合通道与过滤检测腔连通。
[0015]优选的，包括上层芯片和下层芯片，所述加样区、分离区、分流区、废液口Ⅰ、螺旋分离区、废液口Ⅱ均设置在上层芯片上，所述过滤检测腔包括对称设置在上层芯片和下层芯片相对应的板面上的上检测槽和下检测槽，所述进样区与上检测槽连通，所述废液口Ⅲ与下检测槽连通。
[0016]相应的，一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片的使用方法，包括以下步骤：
[0017](1)将所述上层芯片和下层芯片合并后通过夹具固定，在进样区注入纳米增强材料的反应液，在所述微孔滤膜上原位合成有纳米增强基底的检测单元；
[0018](2)在所述加样区加入生物样本，所述生物样本流过分离区，杂质从废液口Ⅰ排出，其余样液通过分流区进入到螺旋分离区，截留生物样本中的细菌，杂质从废液口Ⅱ排出；
[0019](3)将截留的生物样本中的细菌冲入到微孔滤膜上，用拉曼光谱仪检测细菌的SERS信号。
[0020]优选的，所述夹具包括对称设置在芯片长度方向两侧的第一竖板，所述第一竖板的侧面上横向设置有第一固定夹板和设置在第一固定夹板上方的第一活动夹板，所述第一活动夹板上贯穿设置有将第一固定夹板和第一活动夹板固定的固定件；
[0021]所述芯片宽度方向的两侧设置有第二竖板，所述第二竖板的侧面上设置有第二固定夹板和设置在第二固定夹板上方的第二活动夹板，所述第二固定夹板和第二活动夹板的中心处横向且对称设置有支撑板，所述第二固定夹板和第二活动夹板的侧壁上、位于支撑板的两侧分别设置有卡块，所述第一固定夹板和第一活动夹板宽度方向上的侧壁上设置有与卡块适配的卡槽。
[0022]本专利技术具备以下有益效果：
[0023]1.本专利技术利用分离通道形成的多孔流与双螺旋通道的惯性分离作用将样品中的细菌与其它颗粒分离，然后将螺旋通道聚集的细菌通入过滤检测腔，将细菌过滤到具有高灵敏度和高度均匀SERS基底的微孔滤膜，可以实现细菌的原位、特异性检测。本专利技术将多孔流单元(分离通道)与螺旋分选单元(螺旋通道)相连，形成两级分选，有利于提高细菌分离效率。
[0024]2.本专利技术设置了2
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3个与微孔滤膜上层区域直接相连的进样通道，专用于通入SERS基底制备液，既可实现滤膜上SERS基底的原位、可控制备，又能避免在PDMS通道内生成纳米颗粒，芯片由PDMS加工制作，其里面的微通道也可以叫PDMS通道。
[0025]3.本专利技术通过在微流控细菌芯片上构建多孔流和双螺旋两级惯性分离道及集成有纳米增强基底的微孔滤膜，实现了样品中细菌的分离和捕获，结合拉曼检测检测获得细菌光谱信息，判断样品是否存在细菌污染，不仅能够有效的缩短细菌检测时长，可以在30分钟内快速检测和细菌，检测成本较低，同时利用细菌光谱的特异性，能够识别细菌种类。
附图说明
[0026]图1为本专利技术芯片结构示意图；
[0027]图2为上层芯片的仰视图；
[0028]图3为图2中A局部放大图；
[0029]图4为图2中B局部放大图；
[0030]图5为第一竖板和第二竖板相邻一侧配合后的结构示意图(只展示部分配合的状态，其余几侧配合的方式相同，不带固定件)；
[0031]图6为第一竖板以及与第一固定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，其特征在于：包括加样区和与加样区连通的分离区，所述分离区的末端连通有分流区，所述分流区分别连通有废液口Ⅰ（1）和螺旋分离区，所述螺旋分离区的末端分别连通废液口Ⅱ（2）和过滤检测腔。2.根据权利要求1所述的一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，其特征在于：所述过滤检测腔内设置有微孔滤膜（3），所述螺旋分离区的末端与微孔滤膜（3）的上层区域连通；所述过滤检测腔的一侧连通有废液口Ⅲ（4），所述废液口Ⅲ（4）与微孔滤膜（3）的下层区域连通。3.根据权利要求2所述的一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，其特征在于：所述过滤检测腔的一侧连通有进样区，在所述微孔滤膜（3）上原位合成有纳米增强基底的检测单元。4.根据权利要求1所述的一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，其特征在于：所述加样区包括数个加样口（5）和分别与加样口（5）连通的加样通道（6），所述分离区包括分离通道（7），数个所述加样通道（6）汇合后与分离通道（7）连通，所述分离通道（7）的两侧呈对称设置的锯齿形。5.根据权利要求4所述的一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，其特征在于：所述螺旋分离区包括螺旋通道（8），所述螺旋通道（8）由外圈向中心盘绕，盘绕到中心后再从中心向外圈盘绕，形成双螺旋通道。6.根据权利要求5所述的一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，其特征在于：所述分离通道（7）与螺旋通道（8）连通，所述废液口Ⅱ（2）与螺旋通道（8）的内侧连通，所述过滤检测腔与螺旋通道（8）的外侧连通。7.根据权利要求5所述的一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，其特征在于：所述分流区包括数个分流通道（9），其中一个所述分流通道（9）连通所述废液口Ⅰ（1），其余所述分流通道（9）汇合后连通所述螺旋通道（8）。8.根据权利要求3所述的一种基于SERS检测技术的过滤式微流控细菌芯片，其特征在于：所述进样区包括数个进样口（10）和分别与进样口（10）连通的进样通道（11），其中一个所述进样通道（11）与过滤检测腔连通，其余所述进样通道（11）汇合后连通有混合通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蓉，黄新，陈永忠，王钰，王紫玉，涂富林，李勇，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：