元用金属SERS纳米探针对细胞内药物的分布进行拉曼成像，并通过SERS光谱表征药物与细胞作用前后分子的结构变化；荧光表征单元用特定的荧光指示剂对细胞进行荧光成像，对细胞的存活率进行监测及表征。
[0034]细胞分泌物检测单元可以采用无标记和有标记的两种SERS检测技术对细胞分泌物进行检测具体如下:
[0035]其中，无标记SERS检测通过微流控金属基底实现，利用制备具有高SERS活性的金属纳米粒子制备微流控金属基底，对细胞分泌物自身的SERS信号进行检测，监测细胞的药物响应过程；
[0036]有标记SERS检测通过“三明治”结构的液相免疫检测来实现，利用“三明治”结构免疫检测原理，制备SERS免疫探针和纳米磁球，在其表面修饰能够识别细胞分泌物的抗体，捕获待测的细胞分泌物，借助抗体与抗原之间的特异性识别作用和SERS免疫探针定量分析细胞分泌物的含量的变化，借助于磁性分离，定量检测其含量。
[0037]本发明的芯片其各模块单元之间通过横、纵两组空气微阀控制药液在各单元之间的流动，芯片通道分为流体层和空气层，通过给空气层施压、减压来控制流体通道的流通与断开。
[0038]利用本发明微流控药物筛选芯片监测细胞与药物的相互作用过程，分析细胞的药物响应过程，对新型药物的安全性、有效性进行综合评估。
[0039]实施例
[0040]如图1所示，一种基于SERS技术的肝癌药物筛选芯片的方法，包括以下步骤:
[0041]I)微流控SERS基底的制备:用柠檬酸钠还原硝酸银的方法制备银纳米粒子，用物理或化学方法将其修饰在微流控通道内表面得到SERS基底；
[0042]2) SERS免疫探针的制备:所述银纳米粒子表面用物理或化学方法修饰拉曼分子和抗体，使得探针能够激发出SERS信号，并特异性识别肝癌细胞分泌物；
[0043]3)免疫磁球的制备:用化学方法制备磁性纳米粒子并在其表面用物理或化学方法修饰上特定种类的抗体，以识别肝癌细胞分泌物；
[0044]4)细胞培养:将肝癌细胞的悬浮液通入所述两组细胞培养与检测单元中，肝癌细胞被通道内的大坝结构拦截并在固定的区域内生长繁殖；每隔6-12小时更新培养液以保持细胞的生理活性；
[0045]5)药物刺激细胞:将抗肝癌的药物(如香柑内酯)和缓冲液分别注入药物加样单元的两个入口，得到一组不同浓度的药物溶液，并引入相应的细胞培养单元中；
[0046]6)细胞与药物相互作用的SERS检测:如图2所示，将银纳米粒子引入细胞培养单元，并通过细胞的内吞作用进入细胞，激光作用下，银纳米粒子作为SERS探针检测药物的SERS信号，借助SERS成像监测药物在细胞内的分布，同时通过SERS光谱检测药物分子在代谢前后分子结构的变化；
[0047]7)细胞与药物相互作用的荧光检测:将荧光指示剂引入细胞培养单元，通过荧光成像检测细胞在药物作用前后的存活率；
[0048]8)细胞分泌物的SERS检测:将细胞分泌物分别引入微流控金属基底与微流控免疫基底；一方面，在微流控SERS基底上用无标记光学检测的方法直接检测分泌物的拉曼光谱；另一方面，如图3所示，首先进行SERS纳米探针和免疫磁球进样，借助免疫磁球，利用抗体与肝癌细胞分泌物(如白蛋白)的特异性结合作用，进行免疫反应，利用磁性物质进行磁性分离，捕获细胞分泌物，并引入SERS纳米探针构成“三明治”结构实现有标记的SERS检测。
[0049]本实施例所用药物筛选芯片使用过程中样品、反应试剂等的引入均通过空气微阀和注射泵来控制。
[0050]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:包括4个单元:①药物加样单元、②SERS表征单元、③荧光表征单元、④细胞分泌物检测单元。
2.根据权利要求1所述的基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:所述药物加样单元采用“圣诞树”结构，形成不同浓度的单类药物的药液，或不同比例的两种及两种以上药物的混合药液。
3.根据权利要求1所述的基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:所述SERS表征单元采用大坝状的结构拦截细胞，所述细胞在固定区域内生长繁殖，用SERS纳米探针对细胞内药物的分布进行成像，并表征药物分子的结构变化。
4.根据权利要求1所述的基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:所述荧光表征单元采用大坝状的结构拦截细胞，所述细胞在固定区域内生长繁殖，用荧光指示剂对细胞的存活率进行监测。
5.根据权利要求1所述的基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:所述细胞分泌物检测单元采用无标记和有标记的两种SERS检测技术对细胞分泌物进行检测。
6.根据权利要求5所述的基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:所述无标记SERS检测通过微流控金属基底实现；所述有标记SERS检测通过“三明治”结构的液相免疫检测来实现。
7.根据权利要求1一 6任一所述的基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:包括若干平行排列的SERS表征单元，监测细胞对不同类型药物刺激的响应。
8.根据权利要求1一 6任一所述的基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:包括若干平行排列的荧光表征单元，监测细胞对不同类型药物刺激的响应。
9.根据权利要求1一 6任一所述的基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片，其特征在于:所述药物加样单元所加药物呈药液，所述4个单元之间通过横、纵两组空气微阀控制所述药液在各单元之间的流动。
10.一种基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片的方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)细胞培养:采用大坝状的结构拦截细胞，所述细胞在固定的区域内生长、繁殖； 2)药物加样:采用“圣诞树”结构的两入口、多出口微流控通道，利用通道内层流和混流效应，从通道出口处收集到不同浓度的单类药物的药液，或两种及两种以上的不同比例的多类药物的混合药液；引入步骤I)制备所得细胞中； 3)SERS表征:用SERS纳米探针对细胞内药物的分布进行成像，并通过SERS光谱表征药物分子的结构变化； 4)荧光表征:引入荧光指示剂，对细胞进行荧光成像，监测细胞的存活率； 5)细胞分泌物检测:采用无标记或有标记的SERS检测技术对细胞分泌物进行检测。
【专利摘要】本发明公开了一种基于SERS检测技术的微流控药物筛选芯片及方法，本发明芯片包括4个基本功能单元：①药物加样单元、②细胞培养及检测单元1(SERS表征单元)、③细胞培养及检测单元2(荧光表征单元)、④细胞分泌物检测单元。所述细胞培养与检测单元1采用无标记SERS检测技术监测药物在细胞内的分布以及药物分子的代谢过程；所述细胞培养与检测单元2采用荧光检测技术表征细胞的存活率；所述细胞分泌物检测单元分别用微流控SERS基底和SERS免疫探针实现无标记和有标记的检测。整个芯片系统可从多个角度评价新型药物的安全性、有效性。
【IPC分类】C12Q1-02, C12M1-34, G01N33-68
【公开号】CN104774756
【申请号】CN201510198655
【发明人】王著元, 伍磊, 崔一平, 范可泉, 张益之, 宗慎飞, 陈辉
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月23日