[发明专利]一种基于光流控式微结构光纤与SERS基底集成式快速检测新冠病毒拉曼传感器

说明书

本发明提供1.一种基于光流控式微结构光纤与SERS基底集成式快速检测新冠病毒拉曼传感器，包括以下步骤：步骤一、溶胶‑凝胶法制备纳米银溶胶；步骤二、化学键合法连接纳米氧化石墨烯；步骤三、纳米金颗粒生长；步骤四、微结构光纤修饰；步骤五、受体域对微结构光纤的修饰；步骤六、拉曼检测器件的制备。本发明制备与SARS‑CoV‑2刺突蛋白特异性结合的SERS基底，并与中空光纤结合构成光流控拉曼检测器，实现对SARS‑CoV‑2刺突蛋白的快速检测。本发明的微流控拉曼SARS‑CoV‑2刺突蛋白传感器具有集成化程度高，灵敏度高、响应速度快、成本低廉、操作简单的优势。

技术领域

本发明涉及一种基于光流控式微结构光纤与SERS基底集成式快速检测新冠病毒拉曼传感器，尤其是一种基于天然微流控光纤的、以用ACE2进行功能化的纳米银/纳米氧化石墨烯 /纳米金粒子作为特殊SERS基底集成能与SARS-CoV-2特异性结合的且具备流动进样功能的快速检测的拉曼传感器。

背景技术

目前检测病毒的方法有逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)、荧光检测、免疫学检测法等。但是，上述方法分别需要较长的检测时间和需要提前对样品进行标记，其操作繁琐、耗时长，检测结果易受标本质量、病毒感染部位及表达量等众多因素影响。相比之下，表面增强拉曼散射SERS检测方法具有免标记、快速、灵敏度高等优点，在快速准确诊断和预防疾病传播方面具有良好的应用前景。

检测新冠病毒过程中，为避免检测过程中样本外泄，避免病毒大面积传播，检测时应抽取极少量检测样本。光纤传感器由于灵敏度高、抗电磁干扰、体积小而受到广泛关注。特别是一些特殊结构的光纤，如中空光纤，内部有微结构通道。由于其特殊的内部结构和灵活的特性，可广泛用于生物和化学微量样品的检测。

目前，金、银纳米粒子作为常见的SERS基底被广泛应用在拉曼检测中。同时一些新型二维纳米材料如氧化石墨烯由于其内部特殊结构可以与纳米粒子结合形成复合型SERS衬底，这大大可以增加SERS检测效果。

发明内容

本发明的目的是：为了解决新冠病毒检测方法昂贵、操作繁琐、耗时较长等问题，提出一种基于光流控式微结构光纤与SERS基底集成式快速检测新冠病毒拉曼传感器，尤其是一种基于微结构光纤的、以用ACE2进行功能化的纳米银/纳米氧化石墨烯/纳米金粒子作为特殊 SERS基底集成能与SARS-CoV-2特异性结合且具备流动进样功能的快速检测的拉曼传感器。提出的传感器兼具拉曼传感器和光纤传感器的优点，具有灵敏度高、响应速度快、样品消耗量小、抗干扰能力强、流动进样等优势。

本发明是这样实现的：

一种基于光流控式微结构光纤与SERS基底集成式拉曼传感器，包括：光路、SERS基底、拉曼检测系统、流动进样系统等部分。光路由便携式拉曼光谱仪的光源、内部具有悬挂芯以及微结构通道的中空光纤构成；SERS基底是通过化学键合法生长在中空光纤内部的悬挂芯表面构建的；拉曼检测系统包括便携式拉曼光谱仪的光谱探测器件、拉曼光谱分析软件；通过微量注射泵实现流动进样功能。

本发明所述的检测新冠病毒的光流控式拉曼传感器的制备工艺包括以下几个步骤：

一、溶胶-凝胶法制备纳米银溶胶：首先，将30mg硝酸银溶解在100mL去离子水中并加热。其次，将20mg柠檬酸钠溶于2mL去离子水中，制成柠檬酸钠溶液。当硝酸银溶液加热至沸腾时，慢慢滴加柠檬酸钠溶液。最后用余温加热20分钟后，冷却至室温，制得尺寸为80nm左右的银纳米粒子。

可选地，余温加热时间可以为10～30分钟。

可选地，20mg柠檬酸钠溶于3mL去离子水中。