[发明专利]生化分离检测一体芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生化分析检测技术领域，特别涉及一种集超薄薄层色谱分离和表面增强拉曼检测于一体的生化分离检测一体芯片及其制备方法。

背景技术

快速、高灵敏度和高特异性的生化检测手段在食品、环境和临床医学领域有重要作用,是建立有效的食品安全质量控制体系的重要保证；为医学临床诊断和疾病/流行病预防控制提供依据；为环境污染的监控提供量化的佐证。然而，食品、环境和临床医学中的生化样品通常为复杂混合物，通常需要进行分离和纯化以消除样品基底对测定的干扰。尤其对于痕量的环境样品和医学临床样品等，还需要恰当方法对样品进行富集以弥补检验方法灵敏度的不足。现有技术方法如高效液相色谱-质谱联用技术、荧光免疫分析和酶联免疫分析(ELISA)、聚合酶链反应（PCR)等通常步骤繁冗，并且需要依赖于昂贵的实验室设备和特殊试剂，不利于进行快速检测。

表面增强拉曼（Surface-EnhancedRamanScattering，SERS）检测方法具有极高的灵敏度，可以用于单分子水平的检测,其主要原理是在纳米尺度(5～100nm)的金属表面受入射激光激发产生的局域电磁场增强效应，其表面增强效应与金属种类、金属纳米结构的形状、粒径大小等直接相关。SERS检测方法中信号强度与荧光信号强度在同一数量级，谱峰信号尖锐，可以提供荧光信号所不具备的分子结构特征指纹信息，既可以用于直接检测，也可以进行标记间接检测,是进行生化检测的强有力的工具。

运用SERS检测方法对食品、环境和临床医学等领域中由复杂基体组成的生化样品进行检测时，主要有两种检测模式：其一是基于免疫夹心结构的间接检测模式，检测芯片由第一（捕捉）抗体+SERS信号标记+第二（特异）抗体组成.该方法需要分别生长/固定第一（捕捉）抗体的芯片，以及由第二（特异）抗体修饰的SERS标记单元，制备过程繁冗，成本高昂；第二种检测模式为直接检测模式，将待测样品直接吸附于SERS活性芯片表面，运用化学计量学的多变量分析方法对SERS谱图进行定性鉴别与定量分析，该方法简单易行，但容易受到大量的复杂样品基体干扰，从而降低了检测灵敏度。

银的斜纳米棒阵列是一种高灵敏度和高效的表面增强拉曼芯片结构。该结构的表面增强拉曼芯片使用直接检测模式，在用于临床样品（如病毒）检测时，由于复杂样品基体的干扰，大大降低了该芯片的灵敏度。

另一方面，虽然表面增强拉曼技术可以与传统的薄层色谱（TLC）分离技术联用，即首先使用薄层色谱对混合物样品进行分离，然后在分离的样品斑点原位点滴加Au或Ag溶胶纳米颗粒，形成检测“热点”(hot spot)，进行的表面增强拉曼检测，但由于Au/Ag溶胶颗粒形成的“热点”不稳定，导致该方法可靠性较低。

发明内容

针对上述提到的现有技术的不足，本发明提出了一种生化分离检测一体芯片及其制备方法，该检测芯片可以实现对待测混合物样品进行快速分离和高灵敏度检测一体化，在食品、环境和临床医学等领域中具有广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种生化分离检测一体芯片，包括衬底、分离层固定相以及表面增强拉曼信号检测层，所述信号检测层通过第一黏合层连接到所述分离层固定相上。

优选地，所述分离层固定相包括由多个纳米单元构成的纳米阵列薄膜层；所述纳米阵列薄膜层的孔隙率为50%～70%；所述纳米单元的材料为SiO₂或Al₂O₃。

优选地，所述纳米单元为斜纳米棒；其中，以垂直于衬底的方向为基准，斜纳米棒倾斜的角度为20～50°。

优选地，所述分离层固定相包括多个纳米阵列薄膜层，其中相邻两层纳米阵列薄膜层中的斜纳米棒呈相反方向倾斜。

优选地，所述纳米单元为螺旋状纳米棒，并且所述螺旋状纳米棒的轴线垂直于衬底。

优选地，所述信号检测层为金属斜纳米棒阵列薄膜层，所述金属为Au或Ag,所述信号检测层的厚度为800～1000nm。

优选地，所述信号检测层500还包覆有一表面化学修饰材料层。

优选地，所述分离层固定相的厚度为3～5μm。

优选地，所述第一黏合层的材料为Ti或者Cr。

优选地，所述衬底与分离层固定相之间还设置有第二黏合层，所述第二黏合层的材料为Ti或者SiO₂。