CN105854964B - 基于sers检测的微流控芯片、制备方法及其应用 - Google Patents
基于sers检测的微流控芯片、制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105854964B CN105854964B CN201610271856.1A CN201610271856A CN105854964B CN 105854964 B CN105854964 B CN 105854964B CN 201610271856 A CN201610271856 A CN 201610271856A CN 105854964 B CN105854964 B CN 105854964B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- hydrophobic
- runner
- super
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 32
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 15
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 23
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 11
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 8
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 238000000479 surface-enhanced Raman spectrum Methods 0.000 claims description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 7
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 claims description 5
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N octadecyltrimethoxysilane Chemical group CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 2
- -1 silicon Alkane Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 2
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 208000026935 allergic disease Diseases 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009610 hypersensitivity Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002032 lab-on-a-chip Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Hematology (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
基于SERS检测的微流控芯片、制备方法及其应用,所述的制备方法包括制备超疏水二氧化钛涂覆液,制备带超疏水层的基体,制备芯片,芯片包括基体和设置在基体表面的T形流道,流道内为超亲水,流道外为超疏水;T形流道的横流道两端作为两个流道进口,竖流道末端设检测区;T形流道的横流道内分布有超疏水的微图案,微图案从两端向中心划分成多个区域,每个区域内的超疏水图案间距相等,而沿两端向中心方向区域与区域间的图案间距梯度增大,在横流道内从两端到中心形成疏水到亲水的润湿梯度;竖流道设计成楔形流道。本发明的有益效果是:结合表面润湿梯度和楔形结构流道,实现了液滴自动运输到检测区,极大降低了微流体驱动的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于SERS检测的微流控芯片、制备方法及其应用。
背景技术
表面增强拉曼技术(Surface Enhanced Raman Scattering,简称SERS)是指借助粗糙金属表面或金属纳米结构增强吸附分子的拉曼信号的技术,它可以使拉曼信号增强1010~1011倍,这意味着它能检测单个分子。由于其具有超高的灵敏度,SERS技术已被广泛应用于化学、生物学、医学等领域。
微流控芯片是通过微加工的方法制作出微米级别的通道,通过通道的设计将分析的各种基本过程如样品前处理、分离、分析检测集成在一个小的基片上,实现对蛋白质、无机离子、DNA等化学成分的快速标定和检测,叫做微流控芯片实验室。它可以在几分钟甚至更短的时间内进行几百个样品的同时分析。与传统的分析方法相比,它具有分析效率高、试剂消耗量小和体积小易于集成等优点。
微流控芯片广泛的应用价值得到了众多研究者的关注,其相关的基础和应用研究已成为一个前沿的研究领域。
随着微流控芯片的集成化和微型化,其对微流体体积的控制逐步提高,要求体积达nL(10-9L)到pL(10-12L)甚至到fL(10-15L),如此微量的体积使得试样分子的检测成为难题。但是具有超高灵敏度的SERS技术恰好能解决这一难题,于是,基于SERS检测技术的微流控芯片应运而生。
目前,微流控表面增强拉曼测试芯片大致可以分为两种:颗粒式芯片和基底式芯片。虽然运用广泛,但是仍存在如下缺点:(1)结构复杂,制备过程繁琐,需要很多例如蠕动泵等外部辅助设备;(2)液体的流动时损耗大,而且被检测粒子分布不均匀,检测精度不够高。
发明内容
本发明针对目前的微流控表面增强拉曼测试芯片存在结构复杂,制备过程繁琐、液体的流动时损耗大,而且被检测粒子分布不均匀,检测精度不够高的问题,提出了一种结构简单、制作方便、液体流动损耗小、被检测粒子分布均匀、检测精度高的基于SERS检测的微流控芯片、制备方法及其应用。
本发明所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,包括以下步骤:
1)制备超疏水二氧化钛涂覆液:将二氧化钛粉末与无水乙醇混合后在50~100Hz条件下超声配成的二氧化钛悬浮液,再加入硅烷,继续在50~100Hz条件下超声混匀,然后室温下反应1~2h,得到超疏水二氧化钛涂覆液;,所述的无水乙醇的加入量以二氧化钛质量计为0.01~0.02g/mL,所述硅烷与二氧化钛悬浮液体积比为0.01~0.03:1;
2)制备带超疏水层的基体:利用旋涂机将超疏水二氧化钛涂覆液分次旋涂到清洗干净的玻璃片等基体表面,然后置于烘箱中100~120℃处理1~2h,得到带超疏水层的基体;所述的超疏水二氧化钛涂覆液的涂覆用量为0.1~0.2g/cm3;
3)制备掩膜板:通过高分辨的激光打印机在胶片上打印用于透光的T形流道,制成掩膜板,其中所述的T形流道由横流道和垂直于横流道中间位置的竖流道组成,所述的横流道以中间位置为轴对称从两端向中间位置划分成若干相应对称的区域,每个区域均匀分布疏水微图案,所述的疏水微图案所对应基体相应位置的位置为超疏水区,疏水图案之外的部分为超亲水区;所述横流道沿两端向中间位置所述区域内疏水微图案个数递减,即相邻疏水微图案间的间距逐渐递增;所述的竖流道设计成楔形流道,末端作为检测区;
4)制备芯片:将掩膜板覆盖在带超疏水涂层的基体表面,然后开启深紫外光(UV)光源,紫外光透过所述的掩膜板,照射到超疏水涂层表面,被曝光区域由超疏水转变为超亲水,而基体剩余的部分仍为超疏水,掩膜板上的T形流道被复制到基体的超疏水表面上。
所述的UV辐照强度为15mW cm-2,波长为390nm,照射时间为5~15min。
所述的硅烷为十八烷基三甲氧基硅烷。
步骤1)中的第一次超声时间为30~60min,第二次超声时间为5~10min。
步骤1)中的基体为玻璃片、金属片或者棉织品片。
所述的基体的清洁方式为:将基体依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声10~20min,超声频率为50~100Hz。
步骤2)中的旋涂次数为五次,每次取50μL二氧化钛涂覆液
旋涂到洗净的基体表面。
所述的旋涂机的转速为1000~2000rad/min。
本发明所述的制备方法制备得到的基于SERS检测的微流控芯片,其特征在于:包括基体和设置在基体表面的T形亲水流道,所述的T形亲水流道由横流道和垂直于横流道中间位置的竖流道组成,所述的横流道以中间位置为轴对称从两端向中间位置划分成若干相应对称的区域,每个区域均匀分布疏水微图案,所述的疏水微图案所对应基体相应位置的位置为超疏水区,疏水图案之外的部分为超亲水区;所述横流道沿两端向中间位置所述区域内疏水微图案个数递减,即相邻疏水微图案间的间距逐渐递增,从而在流动内形成从两端往中间亲水区域逐渐增大的润湿梯度;润湿梯度能驱动被检测液滴自发运动;竖流道设计成楔形流道,竖流道的楔形结构能驱动融合后的液滴继续运动,直到流道末端的检测区。
所述的竖流道为楔形流道,其中楔形角为4~8°。
如本发明所述的微控流芯片在同时检测液体待分析物中的应用,其特征在于:所述的应用方法按以下步骤进行:
(1)配置1~100nM含待分析物的溶液和浓度为0.3~0.5mM的Au纳米粒子溶液;
(2)在T形流道的横流道其中一个流道进口处滴入5~10μL的Au纳米粒子溶液,同时,在另一个流道进口处滴入5~10μL的含待分析物的溶液;
(3)两个液滴在横流道交汇处融合,并在竖流道内充分混合后运动到竖流道末端的制定检测区,在检测区进行原位的拉曼检测定,得到混合溶液的SERS光谱图,从而可以确定含待分析物的溶液中待分析物的浓度。
本发明的有益效果是:(1)本发明设计的基于SERS检测的液滴自驱动式微流控芯片流道内具备润湿梯度,结合润湿梯度和楔形结构实现液滴自驱动,可省去外力驱动系统等辅助设备,更易实现微流控芯片的微型化和便携化;(2)液滴在两个具备润湿梯度的流道内基本无液体损失,液滴混合后在梯形流道内能充分混合均匀,可以获得高重复的SERS信号,适合进行定量或半定量分析,同时大幅提升SERS检测的灵敏度。
附图说明
图1是(a)为本发明中基于SERS检测的液滴自驱动式微流控芯片的结构示意图,其中阴影区域为超疏水区域,无阴影区为超亲水区域,其中标号表示:1为基体;2为T形流道;21,22为T形流道2横流道的两个入口流道;23为T形流道的竖流道;231为竖流道末端的检测区;箭头代表液滴运动的方向。(b)为(a)中流道21或22的放大图,从左到右亲水区域逐步增大,呈现润湿梯度;(c)为液滴融合区域局部放大图。
图2是一种Au纳米粒子溶液和不同浓度的罗丹明B混合后的SERS光谱图。
图3是一种DNA溶液和Au纳米粒子溶液混合前后的SERS光谱图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图:
实施例1本发明所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,包括以下步骤:
1)制备超疏水二氧化钛涂覆液:将0.1g粒径为25nm的二氧化钛粉末(P25)与10mL无水乙醇混合后在100Hz条件下超声30min配成0.01g/mL的二氧化钛悬浮液,再加入0.2mL十八烷基三甲氧基硅烷,继续在100Hz条件下超声10min混匀,然后室温下反应12h,得到超疏水二氧化钛涂覆液;所述硅烷与二氧化钛悬浮液体积比为0.02:1;
2)制备带超疏水层的基体:利用旋涂机将超疏水二氧化钛涂覆液分次旋涂到清洗干净的基体上表面,然后置于烘箱中100℃处理1h,得到带超疏水层的基体,液滴在该表面的接触角为152.5°;所述的旋涂机的转速为1000rad/min;所述的超疏水层的厚度为5μm;所述的超疏水二氧化钛涂覆液的涂覆用量为0.1g/cm3;
3)制备掩膜板:通过高分辨的激光打印机在胶片上打印用于透光的T形流道,制成掩膜板,其中所述的T形流道由横流道和垂直于横流道中间位置的竖流道组成,所述的横流道以中间位置为轴对称从两端向中间位置划分成若干相应对称的区域,每个区域均匀分布疏水微图案,所述的疏水微图案所对应基体相应位置的位置为超疏水区,疏水微图案之外的部分为超亲水区;所述横流道沿两端向中间位置所述区域内疏水微图案个数递减,即相邻疏水微图案间的间距逐渐递增;所述的竖流道的末端作为检测区;
4)制备芯片:将掩膜板覆盖在带超疏水涂层的基体表面,然后开启UV光源,紫外光透过所述的掩膜板照射到超疏水涂层表面,曝光10min后,超疏水涂层表面被曝光区域由超疏水转变为超亲水(水接触角小于5°),而基体剩余的部分仍然为超疏水,即可将掩膜板上的T形流道复制到基体的超疏水表面上,其中所述的UV辐照强度为15mW cm-2,波长为390nm。
步骤1)中的基体为玻璃片、金属片或者棉织品。
所述的基体的清洁方式为:将基体依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声10min,超声频率为100Hz。
步骤2)中的旋涂次数为五次,每次取50μL二氧化钛涂覆液旋涂到洗净的基体表面。
其中往二氧化钛悬浮液加入硅烷的量对曝光前后接触角和从超疏水到超亲水所需曝光时间的影响如下表:
硅烷的量 | 曝光前接触角 | 所需曝光时间 | 曝光后接触角 |
0.01:1 | 152.5° | 5min | <5° |
0.02:1 | 153.2° | 10min | <5° |
0.03:1 | 151.6° | 15min | <5° |
实施例2本发明所述的制备方法制备得到的基于SERS检测的微流控芯片,包括基体1和设置在基体表面的T形流道2,所述的T形流道2的横流道两端作为两个流道进口(21,22),所述的T形流道2的竖流道23末端作为检测区231;所述的T形流道2的横流道从两端向中心划分成多个区域,每个区域均匀分布疏水图案24,每个疏水图案24对应基体相应位置作为超疏水区,疏水图案之外的部分为超亲水区;所述横流道沿两端向中间位置所述区域内疏水图案个数递减,,即相邻疏水图案间的间距逐渐递增,即相应的基体1上的亲水区所占比例呈梯度递增;所述的竖流道23的末端设有检测区;,整个T形流道成为用于液滴自驱动运动的梯度润湿表面。
所述的竖流道23为楔形流道,其中楔形角为6°。
实施例3所述的微控流芯片在同时检测液体待分析物中的应用,其特征在于:所述的应用方法按以下步骤进行:
(1)配置罗明丹B溶液和浓度为0.5mM的Au纳米粒子溶液;
(2)在T形流道的横流道其中一个流道进口处滴入5μL的Au纳米粒子溶液,同时,在另一个流道进口处滴入5μL的罗明丹B溶液;
(3)由于横流道设置两个润湿梯度,能为液滴运动提供一个驱动力,实现液滴的自驱动,两个液滴在横流道交汇处融合,并在竖流道内充分混合后运动到竖流道末端的制定检测区,在检测区进行原位的拉曼检测定,得到混合溶液的SERS光谱图,从而可以确定含待分析物的溶液中待分析物的浓度。
采用前面所述方法制备微流控芯片,芯片的设计示意图如图1(a)所示,包括两个流道入口和运输混合液滴的楔形流道,两个入口流道具备润湿梯度(亲水区域面积逐步增大),楔形流道楔形角为6°。图2为三种不同浓度(1nM,10nM,100Nm)的罗丹明B与Au纳米粒子的溶液混合后的SERS光谱图,可以检测到信号的最小罗丹明B的浓度达到1nM。
实施例4与实施例3相比的区别之处在于:所述的罗明丹B溶液替换成DNA溶液,图3为DNA溶液和Au纳米粒子溶液混合前后的SERS光谱图,可以发现Au纳米粒子能明显增强DNA的拉曼信号。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,包括以下步骤:
1)制备超疏水二氧化钛涂覆液:将二氧化钛粉末与无水乙醇混合后在50~100Hz条件下超声配成的二氧化钛悬浮液,再加入硅烷,继续在50~100Hz条件下超声混匀,然后室温下反应10~15h,得到超疏水二氧化钛涂覆液;所述的无水乙醇的加入量以二氧化钛质量计为0.01~0.02g/mL,所述硅烷与二氧化钛悬浮液体积比为0.01~0.03:1;
2)制备带超疏水层的基体:利用旋涂机将超疏水二氧化钛涂覆液分次旋涂到清洗干净的玻璃片基体表面,然后置于烘箱中100~120°处理1~2h,得到带超疏水层的基体;所述的超疏水二氧化钛涂覆液的涂覆用量为0.1~0.2g/cm3;
3)制备掩膜板:通过高分辨的激光打印机在胶片上打印用于透光的T形流道,制成掩膜板,其中所述的T形流道由横流道和垂直于横流道中间位置的竖流道组成,所述的横流道以中间位置为轴对称从两端向中间位置划分成若干相应对称的区域,每个区域均匀分布疏水微图案,所述的疏水微图案所对应基体相应位置的位置为超疏水区,疏水微图案之外的部分为超亲水区;所述横流道沿两端向中间位置所述区域内疏水微图案个数递减,即相邻疏水微图案间的间距逐渐递增;所述的竖流道设计成楔形流道,末端作为检测区;
4)制备芯片:将掩膜板覆盖在带超疏水涂层的基体表面,然后开启UV光源,紫外光透过所述的掩膜板,照射到超疏水涂层表面,被曝光区域由超疏水转变为超亲水,而基体剩余的部分仍为超疏水,即可将掩膜板上的T形流道复制到基体的超疏水表面上。
2.如权利要求1所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,其特征在于:所述的硅烷为十八烷基三甲氧基硅烷。
3.如权利要求1所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,其特征在于:步骤1)中的第一次超声时间为30~60min,第二次超声时间为10~20min。
4.如权利要求1所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,其特征在于:步骤1)中的基体为玻璃片、金属片或者棉织品片。
5.如权利要求4所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,其特征在于:所述的基体的清洁方式为:将基体依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声10~20min,超声频率为50~100Hz。
6.如权利要求1所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,其特征在于:步骤2)中的旋涂次数为五次,每次取50μL二氧化钛涂覆液旋涂到洗净的基体表面。
7.如权利要求6所述的基于SERS检测的微流控芯片的制备方法,其特征在于:旋涂机的转速为1000~2000rad/min。
8.权利要求1~7任意一项权利要求所述的制备方法得到的基于SERS检测的微流控芯片,其特征在于:包括基体和设置在基体表面的T形亲水流道,所述的T形亲水流道由横流道和垂直于横流道中间位置的竖流道组成,所述的横流道以中间位置为轴对称从两端向中间位置划分成若干相应对称的区域,每个区域均匀分布疏水微图案,所述的疏水微图案所对应基体相应位置的位置为超疏水区,疏水微图案之外的部分为超亲水区;所述横流道沿两端向中间位置所述区域内疏水微图案个数递减,即相邻疏水微图案间的间距逐渐递增,因而在横流道内从两端到中心形成疏水到亲水的润湿梯度,润湿梯度能驱动液滴自发运动;所述的竖流道设计成楔形流道,末端为检测区,竖流道的楔形结构能驱动融合后的液滴继续运动,直到混合液滴运动到流道末端的检测区。
9.如权利要求8所述的基于SERS检测的微流控芯片,其特征在于:所述的竖流道为楔形流道,其中楔形角为4~8°。
10.如权利要求9所述的基于SERS检测的微流控芯片在同时检测液体待分析物中的应用,其特征在于:所述的应用方法按以下步骤进行:
(1)配置1~100nM含待分析物的溶液和浓度为0.3~0.5mM的Au纳米粒子溶液;
(2)在T形流道的横流道其中一个流道进口处滴入5~10μL的Au纳米粒子溶液,同时,在另一个流道进口处滴入5~10μL的含待分析物的溶液;
(3)两个液滴在横流道交汇处融合,并在竖流道内充分混合后运动到竖流道末端的制定检测区,在检测区进行原位的拉曼检测定,得到混合溶液的SERS光谱图,从而可以确定含待分析物的溶液中待分析物的浓度。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610271856.1A CN105854964B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | 基于sers检测的微流控芯片、制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610271856.1A CN105854964B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | 基于sers检测的微流控芯片、制备方法及其应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105854964A CN105854964A (zh) | 2016-08-17 |
CN105854964B true CN105854964B (zh) | 2017-12-05 |
Family
ID=56628556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610271856.1A Active CN105854964B (zh) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | 基于sers检测的微流控芯片、制备方法及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105854964B (zh) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2017361282A1 (en) * | 2016-11-18 | 2019-06-20 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | A method and device for moving and distributing aqueous liquids at high rates on porous, nonwoven substrates |
BR112019008510B1 (pt) | 2016-11-18 | 2023-03-14 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Material para manipular volumes líquidos |
CN107084969A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-08-22 | 东南大学 | 一种高通量非连续去湿性微图案基底的制备方法 |
CN108508169B (zh) * | 2018-03-27 | 2021-01-29 | 浙江工业大学 | 利用阵列梯度的液滴自驱动功能层检测医用酒精有效性的方法 |
CN108823569A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-16 | 哈尔滨工业大学 | 液滴定向输运的特殊浸润性表面的制备方法 |
CN109718878B (zh) | 2019-01-08 | 2021-01-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 极板、微流控芯片及极板的制备方法 |
CN109856193A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-07 | 浙江工业大学 | 一种用于葡萄糖浓度检测的纸基微流控智能芯片和系统 |
CN109839375A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-04 | 浙江工业大学 | 一种用于葡萄糖浓度检测的纸基微流控芯片及检测方法 |
CN111701629B (zh) * | 2020-07-03 | 2021-04-02 | 清华大学 | 超疏水微坑阵列芯片及其制备方法和装置 |
CN112067595B (zh) * | 2020-07-29 | 2023-06-20 | 温州大学 | 一种sers基底及其制备方法、检测装置 |
CN113893890B (zh) * | 2021-09-26 | 2023-03-14 | 东南大学 | 一种分形阶跃通道式双重乳液微流控量产装置 |
CN114425623B (zh) * | 2021-12-14 | 2023-06-13 | 广州先进技术研究所 | 一种超亲-超疏水三维表面微图案模版的制备方法 |
CN114354570A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-04-15 | 安徽中科赛飞尔科技有限公司 | 一种吸毒人员指纹表面毒品分子动sers检测方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101016642A (zh) * | 2006-12-31 | 2007-08-15 | 厦门大学 | 一种基于超亲/超疏水特性的钛表面微米级图案的构筑方法 |
US20110014094A1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-01-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Disk type microfluidic device and blood testing apparatus using the same |
CN104726834A (zh) * | 2013-12-23 | 2015-06-24 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 亲水与疏水可逆转变的二氧化钛纳米薄膜材料及其制备方法 |
CN104475309B (zh) * | 2014-11-17 | 2016-06-29 | 中国科学院物理研究所 | 一种超疏水功能材料的制备方法、超疏水功能材料及应用 |
CN104792767B (zh) * | 2015-05-08 | 2017-11-17 | 厦门大学 | 一种用于溶胶法sers检测的微流控芯片及其使用方法 |
-
2016
- 2016-04-27 CN CN201610271856.1A patent/CN105854964B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105854964A (zh) | 2016-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105854964B (zh) | 基于sers检测的微流控芯片、制备方法及其应用 | |
CN205886912U (zh) | 一种基于sers检测的液滴自驱动式微流控芯片 | |
CN105833926B (zh) | 微流体自驱动式纸基微流控芯片、制备方法及其应用 | |
Duffy et al. | Microfabricated centrifugal microfluidic systems: characterization and multiple enzymatic assays | |
CN103335984B (zh) | 一种基于lspr的无实体壁微阵列芯片及其应用 | |
US20180326416A1 (en) | Methods of making microfluidic devices | |
Priest | Surface patterning of bonded microfluidic channels | |
US8343425B1 (en) | Multi-layer micro/nanofluid devices with bio-nanovalves | |
CN101587123A (zh) | 带有一维自组装磁珠链电极的诊断霍乱专用微流控芯片 | |
You et al. | Surface‐Tension‐Confined Microfluidics and Their Applications | |
Heo et al. | Ultra-high-aspect-orthogonal and tunable three dimensional polymeric nanochannel stack array for BioMEMS applications | |
Toudeshkchoui et al. | Microfluidic devices with gold thin film channels for chemical and biomedical applications: a review | |
US20240219377A1 (en) | Sensor and Method for Detecting Target Molecules | |
West et al. | Microplasma writing for surface-directed millifluidics | |
Manz et al. | Microfluidics and Lab-on-a-Chip | |
Li et al. | Rapid fabrication of microfluidic chips based on the simplest LED lithography | |
CN102401760B (zh) | 十字型三维水力聚焦微混合装置 | |
Paul et al. | A “dry and wet hybrid” lithography technique for multilevel replication templates: Applications to microfluidic neuron culture and two-phase global mixing | |
Xiao et al. | PDMS micropillar-based microchip for efficient cancer cell capture | |
Koh et al. | Nanoslit membrane-integrated fluidic chip for protein detection based on size-dependent particle trapping | |
JP2010112730A (ja) | 流路型センサチップを用いた検出方法、流路型センサチップおよびその製造方法 | |
Nguyen et al. | Effects of ionic strength in the medium on sample preconcentration utilizing nano-interstices between self-assembled monolayers of gold nanoparticles | |
US20170131298A1 (en) | Apparatuses, Methods and Compositions for Compound Detection Using Interfacial Nano-Biosensing in Microfluidic Droplets | |
Pataky et al. | Rapid prototyping techniques for the fabrication of biosensors | |
Sato et al. | 3D sheath flow using hydrodynamic position control of the sample flow |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |