[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

本發明公開了一種隧穿磁阻生物傳感器及其制備方法及應用。該生物傳感器包括隧穿磁阻多層膜結構、隧穿磁阻生物傳感器的反應區域、反應區域內的生物敏感膜、產生信號的磁珠；隧穿磁阻生物傳感器的反應區域分為新型冠狀病毒IgM抗體檢測區域、陰性對照區域和新型冠狀病毒IgG抗體檢測區域，新型冠狀病毒IgM抗體檢測區域固定抗人IgM抗體，陰性對照區域修飾牛血清蛋白，新型冠狀病毒IgG抗體檢測區域固定抗人IgG抗體。本發明的隧穿磁阻生物傳感器結果更加準確、靈敏度高，而且操作簡便，不需由專業人員操作，檢測成本低，適用于社區、機場、家庭等現場檢測，為快速篩查新型冠狀病毒提供了有效手段。

技術領域

本發明屬于生物檢測傳感器技術領域，特別涉及一種隧穿磁阻生物傳感器及其制備方法及應用。

背景技術

目前，新型冠狀病毒的主要檢測方法是熒光PCR，然而鼻咽拭子的核酸檢測陽性率只有30％-50％，存在大量的假陰性結果。熒光PCR的檢測原理是將樣品中的靶標序列進行擴增，經擴增后，其核酸數量達到足夠通過熒光進行檢測，因此檢測陽性率與核酸數量密切相關。由于不同病程、不同病情的患者體內病毒含量不同；單鏈RNA的新型冠狀病毒容易被RNA酶降解；病毒基因組可能發生突變，不同公司的檢測試劑靈敏度和特異度不同，熒光PCR檢測受多種因素限制，檢出率不高。為了彌補其不足，新型冠狀病毒特異性抗體檢測被開發。抗體檢測存在采樣簡單、樣本更穩定的優點，且IgM和IgG抗體的聯合動態檢測可以和核酸檢測互相補充驗證以提高診斷效果。

現有的新型冠狀病毒特異性抗體檢測方法為膠體金法和磁微?；瘜W發光法，膠體金法靈敏度不高，容易出現漏檢。磁微?；瘜W發光法則需要專門的化學發光檢測設備，不適用于社區、機場庭等現場檢測。磁生物傳感器具有高靈敏度、便攜性、低功耗的優勢，能滿足即時診斷的需求。與巨磁阻、巨磁阻抗、霍爾電阻等傳感器相比，隧穿磁阻傳感器可以檢測到低至10-9～10-10T的磁場，因此，開發聯合檢測新型冠狀病毒特異性IgM/IgG抗體的高靈敏度高、快速便捷的隧穿磁阻生物傳感器。

發明內容

本發明的目的是提供一種隧穿磁阻生物傳感器及其制備方法及應用，以解決上述問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種隧穿磁阻生物傳感器，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，納米磁珠為Fe@Fe₃O₄核殼納米球，直徑小于1μm。

進一步的，一種隧穿磁阻生物傳感器的制備方法，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；