[发明专利]表面增强拉曼散射纸基传感器在肿瘤标志物检测中的应用

说明书

本发明公开了一种成本低、灵敏度高、稳定性好的表面增强拉曼散射纸基传感器的制备方法并成功将其用于肿瘤标志物的检测。通过蜡打印技术在纸芯片上制备工作区，并在工作区原位生长生物相容性好且可以增强拉曼信号的多孔金纳米粒子，利用将有机信号分子嵌入到金银核壳纳米棒中间，大大减少了外界环境的干扰，产生更强的拉曼信号和非常低的背景噪音，从而实现对肿瘤标志物的精准检测。

技术领域

本发明涉及一种表面增强拉曼散射检测技术领域，更具体地说是一种以适合于拉曼散射分析的微流控纸芯片实验室技术平台的构建。

背景技术

癌症是人类健康的三大杀手之一，严重威胁着人类的身体健康。其中前列腺癌是严重威胁男性健康的恶性疾病，在我国的发病率呈逐年上升的趋势，由于该疾病发病初期临床症状不明显，当患者出现明显症状后往往已经错过最佳的治疗时期，因此寻找一种在疾病发病初期可行的检查方法是目前需要解决的重要问题。

前列腺上皮细胞可以分泌前列腺特异性抗原，它被认为是对于前列腺癌的早期诊断最为合适的肿瘤标志物。虽然现在有很多方法可以实现对前列腺特异性抗原的检测，比如电化学、荧光、电致化学发光、比色法等等，但是低成本，灵敏度高，操作简单且稳定性好的检测技术仍然是个挑战。纸芯片具有价格低廉、易大量生产、可任意处置性的特点，而且还具有理想的生物相容性，因此得到了非常广泛的关注。纸芯片网状分布的纤维结构还为贵金属种子提供了一个良好的吸附环境，有利于大量且连续的贵金属纳米材料的生长。表面增强拉曼散射具有很多独特的优点，例如，高的灵敏度、独特的光谱指纹、检测快速、无损等。随着表面增强拉曼散射技术的快速发展，对于其信号增强机制的研究也被广泛讨论。现在对于表面增强拉曼散射的研究主要趋向于两个方面，一方面是利用不同结构的纳米级贵金属粒子阵列，得到更多电磁场增强的热点；另一方面则是复合材料的选择，将化学增强机制与电磁场增强机制有机结合，提高表面增强拉曼散射性能。纸芯片与拉曼检测技术的联用为构建低成本、操作简单、稳定性好的生物传感器提供了一个非常有效的平台。

为了进一步提高前列腺特异性抗原检测的灵敏度，信号放大策略变得尤其重要。我们在微流控纸基平台上生长生物相容性好、导电性好的金纳米材料，不仅大大增加了纸芯片的有效比表面积，为生物配体提供更多的活性位点，而且可以大大增强拉曼效应，起到信号放大的作用。此外，将有机信号分子嵌入到金银核壳纳米棒中间，可以大大减少外界的干扰，因此可以产生更强的拉曼信号和非常低的背景噪音。基于以上我们所构建的微流控分析器件能够实现很好的信号放大，进而实现对抗原的高灵敏检测。

发明内容

本发明的目的在于制作一种低成本、操作简单且稳定性好的微流控纸基分析设备，用于低浓度的前列腺特异性抗原的高灵敏检测。

为了解决上述技术问题，本发明是通过构建一种新型的表面增强拉曼散射微流控纸基生物传感器来实现的，该传感器的制备步骤如下：

（1）在计算机上使用Adobe illustrator CS4软件设计纸芯片的亲疏水区域（附图1）；

所述对纸芯片进行亲疏水区域的设计，其特征在于所设计的图案有白色和绿色两个颜色区域，其中白色区域即工作区域的直径尺寸为6 mm；

（2）将2号色谱纸裁剪成A4纸大小，然后使用蜡打印机打印步骤（1）中设计的图案，随后，将蜡打印的纸芯片放到烘箱中烘烤使蜡融化，形成疏水墙，没有打印蜡的部分为亲水工作区；

（3）在亲水工作区域生长多孔金纳米粒子，得到金纳米粒子功能化的工作区，定义为AuNPs/PWE；