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微流控芯片具有较好的生物相容性,并且有着样本需求量少,产生废弃物少,反应速度快,环境友好等独特的优势。同时,表面增强拉曼光谱(SERS)检测技术灵敏度高,不需要复杂的样本预处理,与微流控芯片具有很好的兼容性,在血液分析领域引起广泛的关注。但目前针对血液样本的微流控SERS分析检测一体化方面的研究还比较少。其根本原因在于血液成分比较复杂,各物质之间的特征峰可能发生重叠,因此需要SERS信号重现性好和灵敏度高的SERS基底。若能获得适用于血液成分检测的高重现性和高灵敏度的SERS基底,将其集成在微流控芯片中,将有利于减少血液样本的用量,实现血液成分的分离检测一体化,并有利于实现血液相关疾病的快速诊断识别。本文的主要研究内容及其结果如下:(1)设计了血液分离微流控芯片,实现了血细胞和血清的有效分离,成功开展了血细胞和血清的普通Raman测试分析。根据血细胞和血清密度之间差异较大,因此相同条件下所受到的离心力作用不同的原理,设计出由分离-倾析结构、混合管道和SERS检测区构成的圆形PDMS-玻璃微流控芯片。8个单元结构两两对称分布,分离-倾析结构位于远离圆心的位置,有利于增强离心力的作用。分离腔和倾析腔之间通道的垂直距离X分别为1mm、2mm、3mm,在1000rpm离心转速下持续90s,X=2mm时血清-血细胞的分离倾析效果最好。通过对分离得到的血细胞进行原位Raman测试,结果显示,相比于开敞体系血细胞的Raman特征峰,微流控芯片中的血细胞背景荧光造成的基线漂移得到了明显的降低。并且,经过分离浓缩的血细胞Raman特征峰更为丰富,峰强更强,将有利于血细胞特征峰的归属识别。对15例健康人和20例慢性肾衰竭患者的血细胞Raman谱图进行分析,结果显示,健康人位于756 cm-1、1004 cm-1、1122 cm-1、1226 cm-1、1550 cm-1、1640cm-1处谱线相对于1618cm-1处络氨酸C=C振动特征峰强度均比慢性肾衰患者强,与多数慢性肾衰竭患者均伴有不同程度的贫血的现象是一致的。并且1004 cm-1处健康人谱线强度比慢性肾衰竭患者略强,说明慢性肾衰减患者血细胞中苯丙氨酸的含量略低于健康人。而普通Raman测试不能获得血清的有效Raman信息。(2)基于金和银优异的等离子特性,设计了Ag film@nano Au新型SERS基质,成功地将其原位集成在“三明治”式微流控SERS芯片中,并开展了血清SERS测试。采用自组装-化学镀法将Ag film@nanoAu SERS基质集成在简易“三明治”微流控芯片中,制备得到“三明治”微流控SERS芯片。采用SERS常用探针分子R6G,对Ag film@nano Au SERS基质的制备条件进行了实验优化,并对制备得到的微流控SERS芯片进行了效能分析和血清SERS测试分析。PDDA浓度为0.01%,化学镀时间为4min时,该微流控SERS芯片的SERS增强效果最佳。在最佳条件下制备得到的Ag film@nano Au SERS基质,相比于单一的金纳米粒子膜和银纳米膜,R6G位于1507cm-1处C-C伸缩振动峰的SERS信号强度提高了3-5倍。测试时,当激光聚焦在待测物分子与SERS基质的界面上时可获得最强的SERS信号;相同厚度的PDMS盖片和玻璃盖片对R6G的SERS信号强度分别衰减2.5倍和2.1倍。采用1mm厚的PDMS作盖片,该微流控SERS芯片依然可实现10nM R6G的检测,增强因子达3.8×105;不同批次制备的微流控SERS芯片获得的R6G的SERS信号的RSD低至10%左右。将该微流控SERS芯片应用于人血清的检测,血清的特征峰得到了明显的增强,说明该微流控芯片可用于血清及血清成分的SERS测试研究。(3)基于集成了Ag film@nano Au SERS基质的微流控SERS芯片,开展了血清中肌酐的SERS测试分析,实现了慢性肾衰竭病人血清中肌酐含量范围的初步判定。自组装-化学镀法制备的微流控SERS芯片对肌酐水溶液的检测限为5×10-3mg/dl。将其用于血清中肌酐的SERS测试分析,血清中肌酐浓度为20.0-20.5mg/dl依然不能获得肌酐的有效SERS信号。采用自组装法对微流控芯片中Agfilm@nano Au SERS基底的制备条件进行实验优化,提高对肌酐的检测灵敏度。当PDDA浓度为1%,金纳米粒子粒径约为10nm时,改进后的Ag film@nano Au SERS基底的SERS增强效果最佳。对肌酐的检测限达到5×10-5mg/dl,比自组装-化学镀法制备得到的微流控SERS芯片降低了两个数量级。采用改进后的微流控SERS芯片对人血清中肌酐进行加标测试,当血清中肌酐浓度≥10.0mg/dl时,肌酐位于678cm-1处的特征峰可以被明显识别,而当血清中肌酐浓度<10.0mg/dl时,不能观察到肌酐的位于678cm-1处的特征峰。将改进后的Ag film@nano Au SERS基底集成在血液分离微流控芯片的检测区,对典型慢性肾衰竭病人血液分离,在检测区对分离得到的血清进行SERS测试,整个过程<2min。测试结果显示,SERS测试所得血清中肌酐含量范围,与酶法测试数据一致。本文设计制备的血液分离微流控SERS芯片可实现血液分离和血清中肌酐SERS一体化快速分析测试。