本發(fā)明涉及表面增強(qiáng)拉曼光譜分析(SurfaceEnhancedRamanSpectroscopy,SERS)和微流控芯片分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
微流控芯片分析方法和技術(shù)以其有樣品用量小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活、能實(shí)現(xiàn)原位測(cè)試、易于實(shí)現(xiàn)微型化和集成化等優(yōu)點(diǎn)，在生化樣本分析和檢測(cè)中備受關(guān)注。目前，微流控芯片中常用的檢測(cè)方法主要有電化學(xué)檢測(cè)、熒光檢測(cè)和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)等，這些方法具有較高的檢測(cè)靈敏度，但存在樣本響應(yīng)的信息量少，難以獲得到生化樣品詳細(xì)結(jié)構(gòu)信息等不足。拉曼光譜檢測(cè)作為一種無損光譜檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)速度快，能從分子水平給出化合物基團(tuán)和化學(xué)鍵的信息，信息量豐富，且其響應(yīng)信號(hào)不受樣本體系中水分干擾，同時(shí)能直接將激光光斑聚焦在微流控芯片的微小通道內(nèi)的樣本上，顯示出與微流控芯片上生化樣本檢測(cè)具有很好的匹配性和兼容性。但拉曼光譜響應(yīng)存在光譜響應(yīng)信號(hào)特別弱，檢測(cè)靈敏度低的問題。因此，表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)技術(shù)的引入成為實(shí)現(xiàn)微流控芯片上生化樣本的高效分析和檢測(cè)的首選。目前，在微流控SERS芯片檢測(cè)區(qū)集成SERS基底的方法主要有基于微光機(jī)電技術(shù)的MEMS制備法和化學(xué)組裝法等。MEMS制備法具有可控性好，制備的SERS基底均勻有序的優(yōu)勢(shì)，但其需要特殊設(shè)備，制備成本較高。如專利“一種具有表面增強(qiáng)拉曼活性的微流控芯片及其制備方法”(CN103604797A)公開了一種通過真空蒸鍍法，在PDMS微流控芯片通道內(nèi)的微陣列表面蒸鍍雙層金屬膜的方法，構(gòu)建具有SERS基底微流控芯片，該方法需要專門的儀器，制備成本較高，對(duì)芯片上特殊結(jié)構(gòu)微管道中難以實(shí)現(xiàn)有效制備。專利“一種基于表面增強(qiáng)拉曼散射活性基底的微流控檢測(cè)器件”(CN1O1792112A)通過氧等離子體與光刻膠的物理化學(xué)反應(yīng)在硅基襯底上制備納米柱結(jié)構(gòu)或納米纖維直立結(jié)構(gòu)，再濺射金屬納米顆粒層,得到表面增強(qiáng)拉曼散射活性基底，與PDMS微流控通道鍵合，制備硅-PDMS雙層結(jié)構(gòu)SERS微流控檢測(cè)器件。這種方法制備的基底具有較好的SERS活性，但制備其需要特殊的儀器，且制備過程繁瑣?；瘜W(xué)組裝技術(shù)具有可利用化學(xué)反應(yīng)體系選擇較多，操作簡單靈活，無需昂貴設(shè)備，制作成本低，但制備的基底結(jié)構(gòu)可控性不及MEMS制備技術(shù)。如JuyoungLeem(Nanoscale,2014,6,2895)等人報(bào)道了在微流控通道中，利用乙二醇還原法原位制備納米AgSERS基底的方法，該方法操作簡便，但受制于制備過程條件所限，制備的納米顆粒均勻不佳。因此，基于化學(xué)組裝技術(shù)研發(fā)制備更為方便結(jié)構(gòu)更為可控的SERS體系，對(duì)在微流控SERS芯片中高效集成納米增強(qiáng)基底十分重要且備受關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前微流控SERS芯片檢測(cè)區(qū)表面增強(qiáng)活性基底制備及其芯片集成的難點(diǎn)問題，提供一種基于ITO導(dǎo)電玻璃上集成納米增強(qiáng)基底的復(fù)合式多通道SERS微流控芯片及其制備方法。本發(fā)明提出采用兩步計(jì)時(shí)電流沉積方法，在ITO導(dǎo)電玻璃上集成納米增強(qiáng)基底，并構(gòu)建含陣列式微通道的PDMS-ITO復(fù)合式SERS微流控芯片。本發(fā)明充分利用ITO導(dǎo)電玻璃表面光滑、導(dǎo)電性好的特性，將其作為SERS微結(jié)構(gòu)的基底表面，采用兩步計(jì)時(shí)電流沉積方法，通過控制納米顆粒成核與生長過程中的沉積電位與沉積時(shí)間，控制納米顆粒形貌與尺寸，可有效制備靈敏度高、穩(wěn)定性好、均勻分布的金屬納米結(jié)構(gòu)SERS基底。進(jìn)一步，將其與含陣列式微通道的PDMS蓋片鍵合，構(gòu)建獲得復(fù)合式、高通量的微流控SERS芯片，該芯片在同一片ITO玻璃上制作形成多個(gè)SERS檢測(cè)區(qū)，其納米增強(qiáng)基底是同步電化學(xué)沉積獲得，其形貌一致性好，信號(hào)重現(xiàn)性佳。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提出的基于ITO導(dǎo)電玻璃上集成納米增強(qiáng)基底的SERS微流控芯片，其由集成SERS增強(qiáng)基底的ITO基片與PDMS蓋片鍵合而成。在PDMS蓋片上設(shè)計(jì)多條平行微通道，微通道頂面開敞，在與ITO基片鍵合后封閉，每條通道兩端設(shè)置與通道尺寸匹配的進(jìn)液口與出液口；在ITO基片上通過同步電化學(xué)沉積集成有SERS增強(qiáng)基底，在對(duì)應(yīng)PDMS蓋片上每條微通道的位置至少形成一個(gè)SERS檢測(cè)區(qū)。本發(fā)明所述的基于ITO導(dǎo)電玻璃上集成納米增強(qiáng)基底的SERS微流控芯片的制備方法包括以下步驟：(1)制備帶有多條平行微通道、進(jìn)液口和出液口的PDMS蓋片；(2)制備集成SERS增強(qiáng)基底的ITO基片：采用兩步計(jì)時(shí)電流沉積方法，以ITO基片為工作電極，直接在其表面電化學(xué)沉積制備納米金屬顆粒，得到金、銀或銅等金屬納米粒子直徑在50～200nm范圍的增強(qiáng)介質(zhì)層，形成SERS基底；兩步計(jì)時(shí)電流沉積是在‐1.0v沉積50s，在‐0.2V分別沉積2500s。將SERS檢測(cè)區(qū)以外的納米增強(qiáng)基底去掉，僅保留SERS檢測(cè)區(qū)的增強(qiáng)基底。(3)將制備好的帶有微通道的蓋片和集成有SERS活性基底的ITO導(dǎo)電玻璃基片鍵合，將金屬納米SERS基底封閉到PDMS微通道內(nèi)，得到復(fù)合式多通道微流控SERS芯片。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明將集成有納米增強(qiáng)基底ITO導(dǎo)電玻璃基片與帶微通道的PDMS蓋片鍵合，制備復(fù)合式SERS芯片，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明利用ITO玻璃的導(dǎo)電性，采用兩步計(jì)時(shí)電流沉積法，通過控制金屬納米顆粒成核過程與生長過程的沉積電位與沉積時(shí)間，使金屬納米顆粒在較高的過點(diǎn)位下快速成核，然后再較低的恒電位條件下，使形成的晶核逐漸長大。因此，制備的SERS檢測(cè)區(qū)的金屬納米顆粒具有很好的結(jié)構(gòu)可控性和均勻性。(2)本發(fā)明通過優(yōu)化金屬納米顆粒在成核過程的沉積電位與沉積時(shí)間優(yōu)化金屬納米顆粒的密度、優(yōu)化生長電位與生長時(shí)間優(yōu)化金屬納米顆粒粒徑與間距，獲得的金屬納米微結(jié)構(gòu)上可以獲得生化樣本的高靈敏度SERS信號(hào)。(3)本發(fā)明通過平行微通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在同一片ITO玻璃上構(gòu)建多條微通道。同一芯片上所有SERS檢測(cè)區(qū)的增強(qiáng)基底通過一次電沉積過程同步沉積獲得，金屬納米微結(jié)構(gòu)的形貌一致好，因此，在生化樣本分析測(cè)試中顯示出SERS信號(hào)良好的重現(xiàn)性。同時(shí)，陣列式微管道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)SERS芯片高通量檢測(cè)，提升檢測(cè)效率。本發(fā)明的復(fù)合式SERS芯片制備工藝相對(duì)簡單，納米結(jié)構(gòu)可控，且其制備的芯片檢測(cè)靈敏度高和信號(hào)重復(fù)性好，成本低，耗時(shí)少，通...