微流控SERS芯片在靈敏的化學和生物分子分析中越來越有吸引力。然而，微流控SERS芯片在檢測流體中弱吸附分子時受到很大限制，更不用說實現(xiàn)對生化應用至關重要的定量分析了。在此，開發(fā)了一種可實現(xiàn)弱親和力分子定量分析的微流控SERS芯片。通過“直接激光寫入”，在微流控通道中可以很容易地制造出用檸檬酸鹽固有修飾的銀聚集體。結果表明，表面檸檬酸鹽不僅可以通過多氫鍵將分析物“滯留”在等離子體表面，而且可以作為穩(wěn)定的內(nèi)標，很好地解決了這兩個挑戰(zhàn)。

結果表明，使用1370 cm?1處的檸檬酸鹽帶進行歸一化，可以有效地將701 cm?1處的三聚氰胺SERS強度的相對標準偏差從約20%降低到10%以下。水樣和乳樣中三聚氰胺的定量分別低至10?7 M?；厥章试?5%-115%之間。此外，還進行了一種降血糖藥物（羅格列酮）的檢測。這種能夠?qū)θ跤H和力分子進行穩(wěn)健定量的微流控SERS芯片必將擴展微流控SERS的應用場景，特別是在低劑量、高效率和實時液體分析方面。

具有高分子靈敏度和特異性的表面增強拉曼散射（SERS）是一種強大的無損分析技術。自發(fā)現(xiàn)以來，人們一直致力于SERS材料的結構優(yōu)化，以提高靈敏度并拓寬應用場景。近年來，將SERS材料與芯片實驗室系統(tǒng)相結合構建微流控SERS芯片引起了人們的極大研究興趣。可極大地滿足生物診斷、藥物分析、食品/環(huán)境監(jiān)測等應用對低劑量、高效率、實時檢測的要求。盡管存在雙贏組合，但在微流控溶液環(huán)境中對弱表面親和力分子進行定量SERS分析仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。

一方面，在微流控溶液環(huán)境中，SERS難以檢測弱親和力分子。眾所周知，SERS是一種固有的近場現(xiàn)象。當分析物遠離底物幾納米時，電磁增強急劇下降。對于化學增強，它甚至需要分析物化學鍵合到金屬表面。因此，靈敏的SERS檢測通常僅限于可以物理/化學吸附到等離子體金屬表面的分子。而對于大多數(shù)食品添加劑、生物分子、藥物，它們對金屬表面和小拉曼截面的親和力總是較弱。為了充分利用近場增強，表面改性以“保留”這些分析物在等離子體表面周圍至關重要，特別是在微流控溶液環(huán)境中。另一方面，SERS的低重現(xiàn)性使定量分析成為一個巨大的挑戰(zhàn)。SERS強度主要依賴于位于等離子體“熱點”內(nèi)的少數(shù)分子的貢獻，這些分子的增強能力相當容易受到潛在幾何形狀的納米級變化的影響。這些固有特征使得SERS強度難以重現(xiàn)，甚至波動了幾個數(shù)量級，這長期阻礙了定量SERS檢測的發(fā)展。盡管提出了液/液分割微流控系統(tǒng)以提高SERS的重現(xiàn)性，但納米顆粒膠體的不均勻性、納米顆粒和分析物之間的隨機聚集和混合會造成嚴重的批次間差異。具有魯棒性的校準曲線對于實際的定量SERS檢測是必不可少的。引入內(nèi)部標準可能是一個可行的解決方案。此前，石墨烯雜化金納米陣列被開發(fā)為SERS材料。以石墨烯為內(nèi)標，實現(xiàn)了結晶紫和羅丹明B的穩(wěn)健定量SERS檢測。同時，這種策略很難應用于封閉的微流控裝置。為此，開發(fā)微流控SERS材料具有重要意義，該材料不僅可以將分析物“滯留”在等離子體表面，還可以校準SERS強度的波動。使用這種微流控 S 對流體中弱親和力分子進行穩(wěn)健定量的能力。

在這項工作中，我們提出了一種簡單的微流控SERS材料的制備方法，用于定量檢測對等離子體金屬表面具有弱親和力的分析物（三聚氰胺和羅格列酮）。通過“直接激光寫入”，可以直接在微流體通道中制造用檸檬酸鹽固有修飾的銀聚集體，其中檸檬酸鈉被用作還原劑。密度泛函理論（DFT）模擬表明，表面檸檬酸鹽可以通過氫鍵相互作用有效地將三聚氰胺/羅格列酮滯留在等離子體表面。同時，檸檬酸鹽改性銀聚集體表現(xiàn)出穩(wěn)定的SERS強度，如在1370 cm?1處達到峰值，可作為校準SERS底物增強波動的自內(nèi)標。結果表明，以檸檬酸鹽帶為內(nèi)標，三聚氰胺SERS強度在701 cm?1時的相對標準偏差（RSD）可有效從約20%降低至10%以下。通過構建“相對強度-濃度”校準曲線，我們成功地證明了水溶液和稀釋牛奶樣品中三聚氰胺的穩(wěn)健定量檢測。回收率可達95%-115%。在這里，通過將測得的濃度除以加標值來計算回收率。此外，還證明了在水溶液中檢測羅格列酮藥物。這些結果表明，微通道銀聚集體的檸檬酸鹽修飾在微流控SERS測量中起著關鍵作用：（i）通過氫鍵相互作用與分析物共吸附;（ii）校準SERS增強的波動，即作為內(nèi)標，很好地解決了親和力較弱的分析物微流控SERS定量的兩個難點。

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