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在生命科學、環境監測、食品分析、醫藥工程、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開展分析檢測過程中，會將其與其它技術手段聯用，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、質譜、原子光譜、光聲光譜、電化學測量等已經在生化分析領域顯示出了強大的技術優勢。
[0003]拉曼散射光譜包含著分子本征振轉能級結構的信息，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，具有許多傳統檢測技術無法比擬的優點，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定性、良好的生物兼容性、易于功能化修飾等優點，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。目前尚未發現類似技術。
【發明內容】
[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，可實現對生化反應不同階段的實時SERS監控；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域組成，反應微流通道通過反應管道與反應待測區域連通，參考通道由參考微流通道、參考管道以及參考待測區域組成，參考微流通道通過參考管道與參考待測區域連通。
[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，轉移至反應釜中，再加熱至200°C，17小時后停止加熱，將產物用乙醇清洗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，實現對生化反應不同階段的實時SERS監控；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SERS自參考功能。
[0025]將磁性石墨稀與去咼子水配制成質量濃度為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SERS監控而言，既節約了耗材，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控，因此可對反應過程中任何階段實現SERS監控。
[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基底材料對反應產生何種影響提供了極大的便利；即借助參考通道，可以實現所謂的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以及反應待測區域112組成，反應微流通道108通