一直以來，人們不斷探索先進的光譜表征技術，以推進分析測量科學和材料表征。光譜表征的挑戰之一是就地從樣品中收集準確可靠的數據，從而對反應體系提供動態和及時的反饋。例如，在研究溫度依賴性吸收光譜時，需要在加熱物質的同時，收集毫秒內重要數據，此過程既繁瑣又耗時長，不利于高通量及便捷的測量應用。

而微流控裝置正是提供了一個具有眾多特性的有潛力的測量平臺，例如低試劑消耗、微型化、便攜性和低成本。目前，大部分研究集中在使用外部加熱源等，用以控制微流控芯片內的溫度。然而，由于微流控裝置內部和外部加熱源內部通道之間的溫度存在差異及其相關的時間滯后，而集成加熱裝置于芯片的程序十分復雜且成本昂貴，所以使用微流控平臺研究變溫光譜仍然面臨著很難實現準確測量的挑戰。

近日，美國德克薩斯大學埃爾帕索分校（The University of Texas at El Paso，UTEP）的李秀軍團隊開發了一種低成本、便攜式、熱箔供熱的新型微流控芯片檢測平臺，此平臺可用于研究原位變溫光譜。該系統包含一個PMMA微流控芯片、一個可拆卸的熱箔加熱器、電池電源、便攜式分光光度計（USB-650-VIS-NIR，Ocean Optics）、USB數據線（連接至電腦）。該便攜式分光光度計不需要外部交流電源，熱箔起加熱作用，依靠電池電源供電。被測樣品載于微流控芯片后，可放置在分光光度計自帶的比色皿室內進行測量，吸收光譜為370 nm~980 nm。整個微流控芯片總尺寸為4.5 cm（高） × 1.32 cm（寬） × 0.45 cm（長）。

圖1 （A）微流控平臺與電池供電的熱箔加熱器的照片，用于原位溫度依賴光譜；（B）一個組件的芯片布局（側視圖和俯視圖）和三個不同層的分解視圖；（C）微流控芯片的照片

圖2熱箔加熱器在微流控芯片上的集成

在拓展此系統的研究上，由于姜黃素的吸收光譜隨溫度變化，因此其被用作研究主體，由于其抗氧化、抗炎特性和抗菌作用，姜黃素具有廣泛的應用前景。然而，姜黃素的低水溶性和較差的吸收光譜阻礙了其在生物醫學的有效、廣泛應用。而隨著溫度升高，姜黃素在水中的溶解度增加，姜黃素溶液的吸光度才能顯著增加，因此測量其原位變溫吸收光譜具有實際意義。該工作利用此微流控芯片及檢測系統，成功測量出姜黃素溶液在25℃~65°C不同溫度下的吸收光譜，并證明其吸光度在一定溫度范圍內呈線性增長。

圖3 基于便攜式微流控光譜系統的姜黃素原位溫度依賴光譜研究

與傳統的分光光度測量系統相比，該系統具有許多顯著優點，包括便攜性、簡單性、低成本、電池供電加熱元件代替外界交流電源、試劑消耗低（所需分析物體積僅為10.6 μL）等。利用微流控芯片及熱箔加熱元件，使該系統成為研究原位變溫光譜應用的理想選擇，電池供電的配置進一步增強了其便攜性和低成本的特點，適用于精細化學反應表征、化學反應的動力學研究和現場光譜測量，更適合于在資源緊俏的區域進行有關昂貴的化學品的研究。

審核編輯：劉清