[發明專利]基于GMR自旋閥免疫生物傳感器的檢測方法及系統

無效

• 申請號: 200910041727.3
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN101614700A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 王自鑫;何振輝;陳弟虎;張嘉鵬;胡慶榮
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72;G01N33/569
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明涉及一種生物免疫檢測方法及系統，尤其涉及一種基于GMR自旋閥 免疫生物傳感器的生物免疫檢測方法及系統。

背景技術

現有技術中，GMR自旋閥免疫生物傳感器原理性結構和工作方式如圖1所示。 圖中，1為非待測生物體，通常在單晶硅襯底8上制備多層結構的GMR自旋閥免 疫生物傳感器件7，然后在該傳感器件上做一層保護層6，如氮化硅、二氧化硅 等，同時再做一層支撐層(為了更好的與生物分子連接)或生物固定層5，最后 通過生物固定層5固定待測病原體的免疫抗體4。當待測樣品中的病原體3(抗 原)流經傳感器表面時與被固定的抗體4產生抗原-抗體免疫應答反應，此抗 原3進一步與免疫磁珠2上的二抗結合，形成“一抗-抗原-二抗-免疫磁珠” 聯合體。免疫磁珠2的存在改變外磁場的局域空間分布，被傳感器探測到，輸 出電信號的變化，產生“抗原→固定免疫磁珠→電信號輸出”這一一對應的響 應關系，從而判斷待測樣品之中是否存在待測抗原。

在GMR自旋閥免疫生物傳感器的檢測中，當免疫磁珠通過抗體-抗原免疫 反應掛接到GMR自旋閥免疫生物傳感器表面后，免疫磁珠在外磁場激勵下形成 的極化磁場在傳感器平面上的分量對GMR組件產生作用并改變其電阻。

圖2是本發明采用的GMR自旋閥免疫生物傳感器的磁阻關系特征曲線圖， 其中曲線斜率最大點即直線和曲線的交點為磁敏感點。

現有技術的檢測，就是在免疫磁珠接掛前后，利用電橋法分別測量GMR自 旋閥表面的外加磁場上升到磁敏感點(如圖2)的時候GMR自旋閥電阻值的大小。 電阻值的變化，定性地反映了GMR自旋閥表面免疫磁珠接掛的數量。

在收錄于《生物化學傳感器》期刊的一篇名為《GMR生物傳感器的原理及研 究現狀》中，介紹了兩種將信號檢測方式：惠斯登橋路結構以及I-V轉換法， 用于將免疫磁珠作用在GMR自旋閥傳感器上之后，GMR自旋閥傳感器的磁電阻的 變化轉化成電信號。

中國發明專利200710026331.2公開了一種GMR自旋閥免疫生物傳感器陣列 檢測方法及系統，其中所述檢測系統包含連接著GMR自旋閥芯片的檢測模塊、 用于收容所述檢測模塊的螺線管、用于使螺線管產生穩恒磁場的磁場驅動電路 以及獲取GMR自旋閥芯片的電阻值變化的數據處理電路，所述檢測模塊至少包 含一個參考GMR自旋閥芯片，所述檢測方法利用GMR自旋閥芯片的電阻值的變 化來定性判斷一種待測樣本中是否含有兩種或兩種以上目標抗原，因而該發明 專利所述的檢測方法和系統只能實現免疫磁珠的定性檢測。

現有技術最大不足，在于其檢測精度只能達到定性檢測要求，遠遠不能滿 足應用的需要，并且需要額外的參考GMR自旋閥芯片給出參考電阻值，增加了 系統的成本。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種通過對免疫磁珠進行定量 檢測，來間接地反映出待測抗原、病菌、病毒的濃度或具體數量的可定量檢測 的、成本較低的基于GMR自旋閥免疫生物傳感器的檢測方法及系統。

為實現上述目的，本發明的一種技術方案為：一種基于GMR自旋閥免疫生 物傳感器的檢測方法，該方法包括：

(1)將所述GMR自旋閥免疫生物傳感器置于一復合掃描磁場內，給所述GMR 自旋閥免疫生物傳感器提供恒定電流，對應于所述復合掃描磁場，測量所述GMR 自旋閥免疫生物傳感器的多個電壓輸出，以用來確定所述GMR自旋閥免疫生物 傳感器在復合掃描磁場下的電壓輸出值。

(2)將所述多電壓輸出進行信號放大之后，再經正交矢量算法計算后得到 新的多個電壓輸出信號，此算法作用在于把交流磁場信號分量從原始信號與背 景噪聲中提取出來。

(3)找出所述新的多個電壓輸出信號的最大值，及最大值對應的磁場偏移 量以用來找出磁敏感點所對應的磁場偏移量。

(4)在所述GMR自旋閥免疫生物傳感器表面滴加免疫磁珠，使所述免疫磁 珠和待測抗原或病菌或病毒一對一的結合，重復所述(1)至(3)的過程，得 到所述GMR自旋閥免疫生物傳感器表面滴加免疫磁珠后的新的磁場偏移量，以用 來獲得滴加免疫磁珠后的所述GMR自旋閥免疫生物傳感器的磁敏感點對應的磁 場偏移量。

(5)計算(3)至(4)所述GMR自旋閥免疫生物傳感器表面滴加免疫磁珠 前后的磁場偏移量之差，該差值正比于免疫磁珠數量。