[發(fā)明專利]一種磁標(biāo)記生物傳感器系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310279200.0
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103364543A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵聰磊;劉宜偉;巫遠(yuǎn)招;李潤偉;詹清峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: G01N33/532
• 分類號: G01N33/532;G01N27/72
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁標(biāo)記生物傳感器系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)能夠高精度、高可靠性地檢測腫瘤標(biāo)志物、食品中殘留農(nóng)藥、病菌以及水體中特定微生物等。

背景技術(shù)

生物傳感器是生物技術(shù)領(lǐng)域中的一種重要的檢測裝置。生物傳感器一般包括兩部分：一是能夠特異性識別待測生物分子的生物探針；二是能夠?qū)⑸镄盘栟D(zhuǎn)換為光、電、磁等物理信號的換能器。一般來說，生物分子自身的光、電、磁信號十分微弱，所以在待測分子的檢測過程中需要輔助光、磁等敏感材料，即對待測分子進(jìn)行標(biāo)記。

磁標(biāo)記是近年來國內(nèi)外研究比較熱門的一種新的免疫學(xué)技術(shù)，是指表面結(jié)合有單克隆抗體的磁性微球。相對于其它標(biāo)記方式，如放射性元素標(biāo)記、熒光標(biāo)記等，磁標(biāo)記具有如下優(yōu)勢：(1)無污染，不易受光源干擾，標(biāo)記顆粒的性質(zhì)受化學(xué)反應(yīng)的影響小，性能穩(wěn)定；(2)通過外加磁場控制，能夠?qū)崿F(xiàn)磁性標(biāo)記有目的的移動和定位，因而在智能傳感器方向有很大的優(yōu)勢；(3)具有超高的靈敏度，例如基于TMR（隧穿磁電阻）效應(yīng)的磁標(biāo)記生物傳感器對O157型大腸桿菌的檢測精度可以達(dá)到100cfu/mL。因此，磁標(biāo)記技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，尤其是隨著納米科技的迅速發(fā)展，磁性納米粒子制備技術(shù)的日益成熟，更加推動了磁標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，目前已經(jīng)在生物分子標(biāo)記、臨床診斷、靶向藥物、細(xì)胞分離和酶的固定化等領(lǐng)域得以應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的是提供一種用于檢測具有特異性的生物活性物質(zhì)（以下簡稱為待測目標(biāo)分子），例如腫瘤標(biāo)志物、O157型大腸桿菌、水體中的特定微生物等的磁標(biāo)記生物傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高可靠性、快速的檢測能力以及較高的檢測精度。

本發(fā)明實現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：一種磁標(biāo)記生物傳感器系統(tǒng)，如圖1所示，包括檢測片、磁場施加裝置、探頭、微弱信號放大裝置以及顯示裝置；

所述的檢測片包括無磁性基片，位于無磁性基片表面的固定層，以及第一抗體、待測目標(biāo)分子、第二抗體與磁性微球；

所述的探頭是由磁阻傳感器元件構(gòu)成的惠斯登橋臂組，其中，至少一個橋臂作為參考橋臂，其余橋臂作為檢測橋臂；

檢測狀態(tài)時，首先將檢測片上的待測目標(biāo)分子進(jìn)行磁標(biāo)記，即將所述的第一抗體通過化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)吸附在固定層表面，第二抗體通過物理或者化學(xué)吸附與磁性微球結(jié)合，待測目標(biāo)分子與第一抗體通過免疫應(yīng)答反應(yīng)相結(jié)合，第二抗體通過免疫應(yīng)答反應(yīng)對待測目標(biāo)分子進(jìn)行磁標(biāo)記；然后將檢測片置入磁場施加裝置，利用探頭探測該磁標(biāo)記的磁信號并將其轉(zhuǎn)化為電信號，通過微弱信號放大裝置放大后在顯示裝置顯示。

所述的無磁性基片可以由硬性材料構(gòu)成，也可以由柔性材料構(gòu)成。硬性材料包括但不限于硅片、銅片等，柔性材料包括但不限于PET等。

所述的固定層具有生物兼容性，可以是金、鉑等金屬薄膜，也可以是PET等非金屬薄膜。

所述的單克隆第一抗體是能夠與待測目標(biāo)分子進(jìn)行免疫應(yīng)答反應(yīng)的活性物質(zhì)。

所述的第二抗體是能夠與待測目標(biāo)分子進(jìn)行免疫應(yīng)答反應(yīng)的活性物質(zhì)。

所述的待檢目標(biāo)分子種類不限，可以是腫瘤標(biāo)志物（AFP等）、食品中殘留農(nóng)藥或微生物（例如O157型大腸桿菌等）、水體中特定微生物等。

所述的磁性微球的構(gòu)成材料包括鐵、鈷、鎳、γ相三氧化二鐵、四氧化三鐵、釤鈷合金、鐵碳合金、鐵-碳化鐵合金、鈷鉻合金、鈷鉑合金、鈷鈀合金等磁性材料中的一種或幾種的混合物。作為優(yōu)選，所述的磁性材料為四氧化三鐵，進(jìn)一步優(yōu)選，所述的四氧化三鐵顆粒表面存在著對四氧化三鐵顆粒表面進(jìn)行修飾、以提高其分散等性能的生物基團(tuán)。

所述的磁阻傳感器元件數(shù)目為兩個或者兩個以上，作為優(yōu)選，磁阻傳感器元件數(shù)目為2-20個，進(jìn)一步優(yōu)選為4-16個。

所述的橋臂組中的橋臂數(shù)目為兩個或者兩個以上，其中至少一個橋臂作為參考橋臂，其余橋臂作為檢測橋臂，作為優(yōu)選，橋臂數(shù)目為2-10個。

所述的磁阻傳感器元件包括但不限于巨磁電阻（GMR）元件、隧穿磁電阻（TMR）元件、龐磁電阻（CMR）元件等。

所述的磁場施加裝置的構(gòu)成不限，可以由永磁體構(gòu)成，也可以由電磁線圈構(gòu)成，以產(chǎn)生直流磁場、交流磁場或者直流交流混合磁場。檢測狀態(tài)時，所述的磁場方向優(yōu)選與所述探頭中的磁阻傳感器元件的磁敏感方向垂直或者平行。