[发明专利]时间分辨剩磁弛豫检测仪及其在超顺磁性纳米材料检测中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物与药物分析仪器及分析方法领域，具体涉及一种对超顺磁性纳米材料进行定量检测的时间分辨剩磁弛豫检测仪及其应用。 

背景技术

超顺磁性纳米材料磁学性质的特点是其核心纳米颗粒的尺寸小于单个磁畴的尺寸，处于纳米量级，因此自旋电子在热运动能的作用下处于无规取向状态，不表现出宏观磁性。在外磁场作用下，具有超顺磁性的纳米材料可以被磁化，然而，当外磁场消失后，超顺磁材料无需外部消磁便能很快退磁。这一基本特性正是超顺磁性纳米材料，包括铁，铁的氧化物及铁与其它金属形成的合金纳米材料能够在生物分离和分析中得到应用的原因。 

利用上述超顺磁性纳米材料的特性，在上个世纪末建立发展的以 为代表的免疫磁珠技术已经在生物分子、细胞、细菌及病毒的分离方面得到了广泛的应用，免疫磁珠的结构特点是尺寸在50nm—4500nm之间，磁珠多由聚合物构成，内嵌超顺磁性磁性纳米晶体，详见 公司的磁珠产品及相关论文(Journal of Magnetism and MagneticMaterials，2005，293，41)，其它有关超顺磁性纳米磁珠与生物分子如抗体耦联的相关技术见专利(CN1936580A，CN101149376A)。 

免疫磁珠在生物分析中的应用需要与不同的生物分析技术联用，如：与酶联免疫、荧光免疫、化学发光等检测技术相结合，实现集富集、分离、检测一体化的分析技术，见专利(CN1719256A，CN1766614A)。采用上述联用方法，以免疫磁珠为载体的生物分析技术在食品安全、药物分析、病毒检测、微生物检验及临床诊断等领域展现出广泛的应用前景。但在上述联用技术中，免疫磁珠主要充当富集载体而非直接检测对象。因此，上述“磁分离—检测”技术的检测灵敏度不仅取决于所联用技术的检测灵敏 度，同时也取决于信号标记分子与免疫磁珠表面结合待测物的识别效率。由此可见，建立直接检测超顺磁性免疫纳米材料的弱磁检测技术，可摒弃与其它检测技术的联用，从而有利于实现更高的检测灵敏度。 

目前，国内外已经有针对具有超顺磁性免疫磁珠进行直接检测，从而实现免疫磁分析的技术方法，主要包括利用传感设备包括磁阻传感器、磁阻抗传感器、霍尔效应传感器、磁通门传感器、巨磁阻传感器及巨磁阻抗传感器等。如：采用巨磁阻抗(GMI)生物传感器实现对溶液中免疫磁珠的检测(Biosensors and Bioelectronics，2005，20，1611)；再如：采用各向异性磁致电阻(AMR)生物传感器实现对免疫磁珠的检测(CN1667412A)；再如：采用巨磁阻(GMR)生物传感器对免疫磁珠进行检测(CN1645142)。因为，超顺磁性纳米在不磁化的情况下并不表现出磁性，尽管采用上述部分技术，超顺磁性纳米材料在测试过程中可以被传感器诱导产生一定的磁性，但检测灵敏度尚需提高(Biosensors and Bioelectronics，2005，20，1611)。而部分上述技术不适用于微量超顺磁性纳米材料的检测。 

通过采用核磁共振仪检测小尺寸磁性纳米颗粒因聚集状态变化而产生的核磁共振信号变化，也可以进行生物样品的磁检测(J.Am.Chem.Soc.2003，125，10192)，但磁共振仪昂贵的造价及应用方法的单一性使得该技术无法真正投入实际应用。 

发明内容

发明目的： 

本发明提供一种时间分辨剩磁弛豫检测仪，该检测仪器通过对磁脉冲激发后超顺磁纳米材料的剩磁弛豫进行分析，实现对超顺磁性物质含量的测定。本发明的第二个目的是提供利用上述时间分辨剩磁弛豫检测仪，结合超顺磁性的磁纳米颗粒或磁珠进行生物及药物分析的方法。 

技术方案： 

本发明提供一种时间分辨剩磁弛豫检测仪，该仪器包括以下组成部分：电流脉冲发生器、通电螺旋管(赫尔姆霍茨线圈)、至少一个高灵敏度磁敏感元件、信号数据采集及转换系统、磁场屏蔽盒及计算机。 

在本发明的检测仪器中，电流脉冲发生器与通电螺旋管相连，为通电 螺旋管提供边沿陡峭的脉冲电流；通电螺旋管在脉冲电流的作用下，产生脉冲磁场，用于对超顺磁性纳米材料进行磁化。 

本发明的检测仪器还包括高灵敏度磁敏感元件，可以是尺寸小、灵敏度高的磁阻(MR)传感器、磁阻抗(MI)传感器，以及巨磁阻抗(GMI)传感器和巨磁阻(GMR)传感器，用于对被磁化的超顺磁性纳米材料的剩磁进行跟踪检测。 

在本发明的检测仪器中，通电螺旋管的中轴线与高灵敏度磁敏感元件的磁场敏感面相平行，样品紧贴在高灵敏度磁敏感元件的顶面，样品和高灵敏度磁敏感元件置于通电螺旋管内或通电螺旋管的端口处。