[发明专利]一种微流控整体柱芯片的制备及其拉曼检测方面应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控整体柱芯片的制备方法，并将该微流控整体柱芯片应用于有机小分子、生物医学、食品安全、环境监控等领域拉曼检测应用，属于材料制备和应用领域。

背景技术

微流控系统是对微小体积液体（10^-9–10^-18L)在几十到几百微米管道内操控的过程,与传统的实验台式技术相比，微流控器件具备下列优点，体积小，试剂消耗少，分析快，多通道检测等优点，然而，目前微流控器件发展趋势朝向越来越复杂化发展，将多个操作单元如分离、混合、富集、检测等整合到一个芯片上完成。为了实现微流控芯片的多功能集于一身，我们在聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控芯片内原位合成制备一种多孔聚合物整体柱，并应用于拉曼在线检测分析。

多孔聚合物整体柱被作为一种常规装填的色谱柱替代品，具有更好的多孔性和渗透性特点。近年来，由于整体柱能够原位聚合和易表面修饰等优点，已经在色谱分析（J.Chromatogr.A2009，1216,6824）、固相萃取（Anal.Chem.2005,77,6664）、电渗泵（Sens.Actuators B2006，113,500）、混合器（Electrophoresis.2001,22,3959）、生物反应器（Anal.Chem.2002,74,4081）等广泛应用。目前微流控整体柱芯片大部分是在玻璃器件上实现的（Anal.Chem.2001，73,5088），而在PDMS芯片上鲜有报道，国内尚无这方面的研究。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种简单，快速，低成本，微流控整体柱芯片的制备方法，并将该器件应用于拉曼在线检测。

根据本发明的一个方面，提供一种微流控整体柱芯片的制备方法，所述方法包括如下步骤：

第一步，制备PDMS微流控芯片

采用标准的软光刻微加工技术制备PDMS微流控芯片，芯片的微通道的直径为25-400μm；微流控芯片曝光处管道设计两个连续的具有一定弧度的管道。

第二步，配制多孔整体柱溶液：

将单体甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA），成孔剂邻苯二甲酸二正辛酯（DOP）按其重量比2：1：7至1：2：2混合，然后再加入上述占混合液总重的1～5%的光引发剂二羟甲基丙酸（DMPA），超声混合，再往整体柱溶液通氮气除氧，最后将整体柱溶液放置于冰浴中保存。

所述超声混合，是指将混合液超声10～20min。

所述通氮气除氧，是指往整体柱溶液通氮气5～30min，除去溶液中的氧气。

第三步，微流控芯片整体柱制备

通过注射器将整体柱溶液注射到微流控芯片管道内，然后将微流控芯片进出口用封口膜密封。将光掩膜板固定到PDMS微流控芯片，并控制好需要曝光的管道区域，将整个器件置于紫外灯下曝光，在光引发剂的作用下，原位合成整体柱，然后除去进出口的密封膜，采用注射泵向微流控芯片通道内注入甲醇洗涤，除去致孔剂和未反应的整体柱溶液，最后注射去离子水进行充分洗涤。

所述将整个器件置于紫外灯下曝光，曝光时间为30～90s。

所述采用注射泵向微流控芯片通道内注入甲醇洗涤，是指采用注射泵向微流控芯片通道内以2～10μL/min的速度注入甲醇洗涤30～90min。

所述注射去离子水进行充分洗涤，是以5～20μL/min的流速注射去离子水，进行充分洗涤。

根据本发明的另一个方面，提供一种上述得到的微流控整体柱芯片的应用，即将该微流控整体柱芯片应用于有机小分子2-巯基吡啶的拉曼检测。

优选地，所述的微流控整体柱芯片应用于拉曼小分子的检测，具体包括如下步骤：

第一步，采用微量加样器将50～100μL的尺寸大小为1～2μm银微球，注入微流控整体柱芯片管道内。

第二步，采用注射泵以2～50μL/min注射去离子水到固定银微球的微流控整体柱芯片管道，确保芯片入口处及管道内壁残留的银微球可以全部的冲洗到芯片整体柱一端。

第三步，通过注射泵以2～20μL/min的流速，注射50～1000μL，浓度为10^-6～10^-12M的2-巯基吡啶溶液。

第四步，采用便携式拉曼光谱仪，借助拉曼光谱显微镜将激光光斑聚焦到微流控整体柱芯片银微球表面上，进行不同时间段采集样品的表面增强拉曼光谱信号，每次采集时间2～20s，功率为10～60mW,平行采集八次信号。