[發明專利]一種隧穿磁阻生物傳感器及其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110426886.6
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113189193A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 張曉慧;劉明;張翠玲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/74
• 分類號: G01N27/74;G01R33/12;G01R33/00;G01R33/09;G01N33/543;G01N33/569
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

1.一種隧穿磁阻生物傳感器，其特征在于，包括隧穿磁阻多層膜、保護結構層、生物敏感膜和納米磁珠；隧穿磁阻多層膜上設置保護結構層，保護結構層上設置生物敏感膜，生物敏感膜上劃分為三個反應區域分為兩個檢測區域和一個陰性對照區域，兩個檢測區域分別固定抗人IgM抗體和抗人IgG抗體，陰性對照區域修飾牛血清蛋白；納米磁珠設置在反應區。

2.根據權利要求1所述的一種隧穿磁阻生物傳感器，其特征在于，反應區域由傳感器陣列組成；每4個傳感器分別組成新型冠狀病毒IgM抗體檢測區域、新型冠狀病毒IgG抗體檢測區域、陰性對照區域。

3.根據權利要求1所述的一種隧穿磁阻生物傳感器，其特征在于，隧穿磁阻多層膜為位于硅片上的CoFe/CoFeB/MgO/CoFeB多層膜結構，呈曲折形。

4.根據權利要求1所述的一種隧穿磁阻生物傳感器，其特征在于，保護結構層為保護層Al₂O₃、保護層和生物結合層SiO₂，Al2O₃和SiO₂的厚度均小于1μm。

5.根據權利要求4所述的一種隧穿磁阻生物傳感器，其特征在于，生物敏感膜為硅烷層，由(3-氨丙基)三乙氧基硅烷包被隧穿磁阻傳感器上的SiO₂形成的硅烷層，經戊二醛處理接上醛基接頭，與抗體進行偶聯。

6.根據權利要求4所述的一種隧穿磁阻生物傳感器，其特征在于，納米磁珠為Fe@Fe₃O₄核殼納米球，直徑小于1μm。

7.一種隧穿磁阻生物傳感器的制備方法，其特征在于，基于權利要求1至6所述的一種隧穿磁阻生物傳感器，包括以下步驟：

步驟1，在硅片上制作隧穿磁阻CoFe/CoFeB/MgO/CoFeB多層膜，形成隧穿磁阻芯片；

步驟2，在隧穿磁阻芯片上制作保護層Al₂O₃，Al₂O₃的厚度小于1μm；

步驟3，在保護層Al₂O₃上制備保護層和生物結合層SiO₂，SiO₂的厚度小于1μm，形成隧穿磁阻傳感器；

步驟4，在隧穿磁阻傳感器上組裝生物敏感膜硅烷層，經過戊二醛處理接上醛基接頭；

步驟5，利用戊二醛的醛基與氨基結合，將抗體固定在生物敏感膜上的檢測區域，將牛血清蛋白修飾在陰性對照區域。

8.根據權利要求7所述的一種隧穿磁阻生物傳感器的制備方法，其特征在于，步驟4中，硅烷層和戊二醛處理的方法，具體包括：

1)丙酮、甲醇、異丙醇洗滌隧穿磁阻傳感器三次，氮氣干燥，氧等離子處理30min；

2)2％-5％的(3-氨丙基)三乙氧基硅烷溶液處理30min-120min，無水乙醇清洗三次后，超純水清洗三次；

3)高溫烘烤；

4)5％的戊二醛溶液處理1h-2h，PBS緩沖液清洗三次。

9.一種隧穿磁阻生物傳感器的應用，其特征在于，包括：

將無需預處理的血液樣品直接滴加到隧穿磁阻芯片上的反應區域，37℃孵育后，PBST緩沖液清洗三次；將Fe@Fe₃O₄納米磁珠修飾的新型冠狀病毒重組抗原溶液滴加到隧穿磁阻芯片上的反應區域，37℃孵育后，PBS緩沖液清洗三次；如果樣本中含有新型冠狀病毒抗體，生物傳感器上會形成抗人IgM/IgG抗體-新型冠狀病毒抗體-磁珠修飾的新型冠狀病毒重組抗原，在外加磁場的作用下，磁珠產生的寄生磁場會導致傳感器的磁阻發生變化，通過標準曲線將磁阻信號轉化成新冠病毒抗體濃度。