本发明专利技术涉及一种基于微阵列芯片的SERS血清分析方法，属于医学与人工智能交叉领域，技术方案如下：利用制备的由AuNOs阵列组成的微阵列芯片，可以实现高通量的光谱采集，显著放大生物成分极弱的信号强度；利用SERS与微阵列芯片结合以克服血清SERS检测中因暴露的环境带来的光谱峰值位置和强度的变化的问题；提出一种光谱识别分析模型，能够用于识别不同阶段的血清光谱，并捕获区分不同阶段的几个关键光谱特征，有效提高识别相似的SERS光谱方面的准确性、灵敏度和特异性，从而最终能够在分子水平上准确识别分析顺铂导致的肝损伤(CILI)。平上准确识别分析顺铂导致的肝损伤(CILI)。平上准确识别分析顺铂导致的肝损伤(CILI)。
【技术实现步骤摘要】
一种基于微阵列芯片的SERS血清分析方法
[0001]本专利技术涉及一种医学与人工智能交叉领域方法，尤其涉及一种微阵列芯片及应用其进行血清分析方法。
技术介绍
[0002]药物相关问题(DRP)，是一种涉及药物治疗的事件，在药物使用的任何时间点实际上或潜在地干扰预期的健康结果。顺铂是一种有效的化疗药物，可通过核和线粒体DNA形成加合物来抑制肿瘤细胞增殖并触发其死亡，已广泛应用于癌症治疗。肝脏作为人体最重要的代谢和解毒器官，比其他器官更容易受到药物损伤，顺铂导致的肝损伤(CILI)成为最可怕的并发症之一。
[0003]最近的研究表明，肝脏中药物代谢的主要副产物，活性氧(ROS)和活性氮(RNS)，可导致细胞死亡或其他急性肝功能衰竭，因此，药物代谢物可以在一定程度上反映CILI的诊断。此外，天冬氨酸氨基转移酶(AST)、谷氨酰转氨肽酶(GGT)、丙氨酸转氨酶(ALT)和碱性磷酸酶(ALP)等酶的活性评价已被用于CILI的诊断。尽管如此，仅仅应用药物代谢物或某些酶并不能作为预测复杂CILI过程的具体指标。
[0004]血清作为一种体液，是最常用的临床标本，含有各种生物分子，如蛋白质、碳水化合物、脂质、酶、电解质和核酸，其含量和特性会随着生物代谢或疾病的发生和发展而发生变化。遗憾的是，由于CILI的病理生理机制复杂，传统技术难以在血清中获得准确的早期诊断。而且，血清样本在本质上是复杂的，在暴露的环境中很容易受到其他因素的影响。因此，迫切需要开发一种创新、简单、准确、可靠的方法来识别成分变化，以便早期诊断CILI。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中存在的部分或全部上述问题，本专利技术的技术目的在于提出一种微阵列芯片及应用其进行SERS血清分析的方法，利用制备的由AuNOs阵列组成的微阵列芯片，可以实现高通量的光谱采集，显著放大生物成分极弱的信号强度；利用SERS与微阵列芯片结合以克服血清SERS检测中因暴露的环境带来的光谱峰值位置和强度的变化的问题；提出一种光谱识别分析模型，能够用于分离不同阶段的血清光谱，并捕获了区分不同阶段的几个关键光谱特征，有效提高识别相似的SERS光谱方面的准确性、灵敏度和特异性，从而最终能够在分子水平上准确识别CILI。为实现上述技术目的，技术方案如下。
[0006]第一方面，本专利技术提出一种微阵列芯片，所述微阵列芯片用于表面增强拉曼散射(SERS)，其通过将聚二甲基硅氧烷(PDMS)层粘附在经过等离子体处理的玻璃片上，再将玻璃片通过激光蚀刻嵌入金纳米八面体(AuNOs)阵列获得。
[0007]在上述技术方案中，关于金纳米八面体(AuNOs)阵列的一种获取方式中，步骤包括：
[0008]将制备好的AuNOs溶液加入到正己烷中，形成有机/水界面；
[0009]将乙醇作为诱导剂注入该溶液中，诱导AuNOs析出并形成致密有序的单层金纳米
粒子膜；
[0010]将准备好的亲水性玻璃斜插入形成的AuNOs膜底部，从中缓慢抬起，捞起漂浮在液
‑
液界面的AuNOs单层膜，待正己烷完全挥发后，得到AuNOs阵列。
[0011]在上述技术方案中，关于AuNOs溶液的一种制备方式中，步骤包括：
[0012]在搅拌下，将新制备的温度范围在0
‑
4℃的NaBH4加入到含有HAuCl4和CTAC的混合溶液中，搅拌2分钟并在设定温度下老化1小时后，得到种子溶液，设定温度所属温度范围为25
‑
30℃；
[0013]在两个烧杯中平行地制备生长液；
[0014]将HAuCl4、KI和AA逐步加入到两个烧杯中；
[0015]在搅拌下，分别向烧杯中的混合溶液中加入合成好的种子溶液，直到溶液的颜色变为浅粉色，然后将烧杯中的混合溶液转移到另一个烧杯中，在充分搅拌约8
‑
12秒后静置，以确保反应完全进行，得到AuNOs溶液。
[0016]上述技术方案中，在制备种子溶液时的一种实施方式中，NaBH4的浓度为10mM，HAuCl4的浓度为0.25mM，CTAC的浓度为0.10M。
[0017]上述技术方案中，在制备生长液的一种实施方式中，HAuCl4的浓度为0.01M、KI的浓度为1mM和AA的浓度为40mM。
[0018]在上述技术方案中，关于PDMS层的一种制备方式中，方法包括：
[0019]制作二维绘图模板，将负性光刻胶旋涂在硅片上，然后在60
‑
70℃和90
‑
95℃下分别软烘烤2
‑
5分钟和8
‑
10分钟，将光刻胶薄膜通过光刻机进行光刻，光刻时间8秒，并在60
‑
70℃和90
‑
95℃下分别烘烤2
‑
5分钟和6
‑
8分钟，得到准备好的模具；
[0020]将聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物和固化剂以10∶1的比例混合，然后倒在准备好的模具上，接着抽真空，在80
‑
90℃下固化15
‑
20min即可；
[0021]在PDMS层冷却后，将PDMS层从硅片上剥离，然后进行等离子体处理，得到制备好的PDMS层。
[0022]第二方面，本专利技术提出一种应用微阵列芯片进行SERS血清分析的方法，所述方法使用上述任一所述微阵列芯片，采集样本血清表面增强拉曼散射(SERS)光谱，利用样本血清中成分的变化导致相应的SERS光谱信号强度变化，进而通过检测到的SERS光谱信号特征峰变化判断血清成分变化。
[0023]在上述技术方案中，关于SERS光谱信号的一种检测方式中，步骤包括：
[0024]利用PCA将样本的SERS光谱投影到主成分(PC)进行数据分析，选择前N个占总方差＞95％的PC作为光谱识别模型的特征；
[0025]其中：所述光谱特征为通过最近质心邻域(NCN)准则找到最近的K个质心邻居的线性组合。
[0026]在上述技术方案中，线性组合中的表示系数与分类贡献存在下述关系：
[0027]对比质心邻居中每一类的表示系数之和，表示系数之和越大，则分类贡献越大，测试样本越接近这类。
[0028]在上述技术方案中，所述特征峰分析为对代表性光谱的特征峰进行分析，所述代表性光谱的获取步骤包括：
[0029]将SERS光谱数据进行Savitzky
‑
Golay平滑、airPLS基线校正和向量归一化；
[0030]在归一化后，取光谱的平均值为代表性光谱。
[0031]在上述技术方案中，利用PCA对样本的SERS光谱进行第一和第二成分的数据分析，并将第一和第二成分负荷下的7个不同的关键特征峰位置用作判断顺铂导致的肝损伤的关键识别因子；
[0032]所述关键特征峰位置分别是：637cm
‑1，760cm
‑1，854cm
‑1，936cm
‑1，1004c本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微阵列芯片，其特征在于，所述微阵列芯片用于表面增强拉曼散射(SERS)检测，其通过将聚二甲基硅氧烷(PDMS)层粘附在经过等离子体处理的玻璃片上，再将玻璃片通过激光蚀刻嵌入金纳米八面体(AuNOs)阵列获得。2.根据权利要求1所述的微阵列芯片，其特征在于，金纳米八面体(AuNOs)阵列，获取步骤包括：将制备好的AuNOs溶液加入到正己烷中，形成有机/水界面；将乙醇作为诱导剂注入该溶液中，诱导AuNOs析出并形成致密有序的单层金纳米粒子膜；将准备好的亲水性玻璃斜插入形成的AuNOs膜底部，从中缓慢抬起，捞起漂浮在液
‑
液界面的AuNOs单层膜，待正己烷完全挥发后，得到AuNOs阵列。3.根据权利要求2所述的微阵列芯片，其特征在于，AuNOs溶液，制备步骤包括：在搅拌下，将新制备的温度范围在0
‑
4℃的NaBH4加入到含有HAuCl4和CTAC的混合溶液中，搅拌2分钟并在设定温度下老化1小时后，得到种子溶液，设定温度所属温度范围为25
‑
30℃；在两个烧杯中平行地制备生长液；将HAuCl4、KI和AA逐步加入到两个烧杯中；在搅拌下，分别向烧杯中的混合溶液中加入合成好的种子溶液，直到溶液的颜色变为浅粉色，然后将烧杯中的混合溶液转移到另一个烧杯中，在充分搅拌约8～12秒后静置，以确保反应完全进行，得到AuNOs溶液。4.根据权利要求1所述的微阵列芯片，其特征在于：PDMS层，制备方法包括：制作二维绘图模板，将负性光刻胶旋涂在硅片上，然后在60
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70℃和90
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95℃下分别软烘烤2
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5分钟和8
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10分钟，将光刻胶薄膜通过光刻机进行光刻，光刻时间8秒，并在60
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70℃和90
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95℃下分别烘烤2
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5分钟和6
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8分钟，得到准备好的模具；将聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物和固化剂以10：1的比例混合，然后倒在准备好的模具上，接着抽真空，在80
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90℃下固化15
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20min即可；在PDMS层冷却后，将PDMS层从硅片上剥离，然后...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹小卫，陈淼，葛胜杰，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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