单粒子检测可以揭示液滴、微塑料、细胞等的异质性。或者获取混合样本的编码信息。无标记的动态单粒子拉曼检测具有研究液滴、微塑料和活细胞的化学和生物异质性的能力。粒子的三维流体动力聚焦是实现这一目标的关键。目前，制造3D流体动力焦点的方法非常复杂，并且依赖于洁净室和专业操作的限制。近日，西安电子科技大学胡波教授研究组创新性地开发了一种简单的即插即用三维流体动力聚焦拉曼平台，相关成果发表在国际权威化学杂志《传感器与执行器B:化学》上，标题为用于无标记和动态单粒子检测的即插即用3D流体动力聚焦拉曼平台。
3D流体动力聚焦拉曼平台由同轴针、应时毛细管和3D打印支架即插即用组成，不需要任何专业技能和复杂条件，实现了粒子的3D流体动力聚焦。
图1即插即用三维流体动力聚焦拉曼平台的设计和物理图
研究人员通过理论预测和实验验证，讨论了粒子在平台上的三维流体动力聚焦。系统演示了鞘流和核心流的流量比和总流量对粒子聚焦状态的影响，证明该平台实现了粒子的三维流体动力聚焦。
图2即插即用三维流体动力聚焦拉曼平台上粒子的三维流体动力聚焦
在相同的检测条件和粒子浓度下，通过比较不同的聚焦状态，可以显著提高聚焦良好粒子的拉曼信号，聚焦良好粒子的拉曼强度几乎是未聚焦粒子的三倍。在良好的聚焦状态下，进一步探讨了粒子速度和浓度对拉曼检测的影响。结果表明，在拉曼检测参数不变的前提下，通过降低颗粒速度和浓度，可以实现无标记、动态的单颗粒拉曼检测。
图3即插即用三维流体动力聚焦拉曼平台聚焦状态对拉曼检测的影响
通过建立拉曼光谱分类的KNN模型，该平台的准确率、灵敏度和特异性均达到100%。此外，该平台还可用于两种或三种颗粒混合样品的无标记动态检测，有望成为无标记动态单颗粒检测的有力工具，如液滴内部化学反应监测、微塑料检测分类、活细胞无创生物传感等。
图4即插即用三维流体动力聚焦拉曼平台拉曼光谱分类的KNN模型及其在单粒子拉曼检测中的应用
提出了一种基于鞘流的即插即用三维流体动力聚焦拉曼平台，在单个颗粒水平上实现了对流体中颗粒的拉曼检测。该平台基于软管微流控的组装思想开发，易于制造，成本低廉。与拉曼和SERS探测技术结合效果好，能在短时间内获得大量光谱。作为一种简单的实时检测工具，该平台有望在生物化学、临床诊断和食品安全等领域得到广泛应用。
审计彭静
