[发明专利]一种磁标记生物传感器、其制备方法以及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物分子的标记和检测领域，尤其是涉及一种磁标记生物传感器、其制备方法以及检测方法。

背景技术

生物传感器一般包括两部分：一是能够特异性识别待测分子的生物探针；二是能将生物信号转换为光、电、磁等物理信号的换能器。一般来说，生物分子自身的光、电、磁特性十分微弱，所以在待测分子的检测过程中需要辅助光、磁等敏感材料，即进行标记，才能相对容易地检测到待测分子。其中，磁标记技术是近年来国内外研究比较热门的一种新的免疫学技术，是表面结合有单克隆抗体的磁性微球。

由于磁场探测技术的限制，磁标记生物传感器刚开始并没有引起人们的重视。随着磁电阻效应的发展，霍尔效应(Hall effect)、各向异性磁电阻效应(AMR)、巨磁电阻效应(GMR)、隧穿磁电阻效应(TMR)、巨磁阻抗效应(GMI)的出现使得磁场探测的精度越来越高，目前已经可以探测到10^-12T。而且，磁标记技术也日益成熟。因此，把成熟的磁标记技术与磁场探测技术结合起来，形成的磁标记生物传感器越来越受到人们的重视，逐渐拥有了广阔的应用前景。

图1给出了现有的磁标记生物传感器的结构及其检测流程。如图1所示，现有的磁标记生物传感器包括磁传感器层1、保护层2和生物探针固定层3。其中，生物探针固定层3用于固定生物探针4；保护层3用于防止液体等对磁传感器2的腐蚀；磁传感器层2用于探测磁标记的生物分子5。目前，利用磁标记生物传感器的检测方法为：(1)首先在生物探针固定层3表面通过化学偶联方法固定生物探针4；(2)通过免疫应答反应使目标分子5与生物探针4结合；(3)采用磁性微粒6对目标分子5进行标记。

待检测完毕后，目前采用梯度磁场的方法分离图1中的生物探针4以及已标记的磁性微粒6，使该磁标记生物传感器芯片能够重复利用。但是，由于生物探针4与生物探针固定层3间存在结合力，目标分子5与生物探针4间存在结合力，磁性微粒6与目标分子5间也存在结合力，因此仅仅依靠梯度磁场的方法不能有效地清除磁标记生物传感器芯片表面的生物探针4及磁性微球6，从而影响了磁标记生物传感器芯片的重复利用。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述现有技术的不足，提供一种磁标记生物传感器，该磁标记生物传感器能够保持现有结构的磁标记生物传感器的检测精度，而且当检测完毕后，能够完全清除表面的生物探针及磁性微球，从而保证磁标记生物传感器芯片能够重复利用。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种磁标记生物传感器，包括用于检测目标分子的磁传感器层，位于磁传感器层表面、用于防止磁传感器受到腐蚀的保护层，以及位于保护层表面、用于固定生物探针的生物探针固定层；其中，生物探针固定层由导电层，位于导电层表面的绝缘层，以及供电装置构成；所述的绝缘层表面嵌入着多个导电单元，每个导电单元与导电层形成电连接，所述的多个导电单元形成导电单元阵列；当供电装置为该生物探针固定层供电时，经磁标记的生物探针被固定吸附在该导电单元阵列表面。

上述技术方案中：

所述的导电单元由导电材料或者软磁性材料构成；

所述的导电材料包括但不限于铂、金、钛、钨、钽、铝、铜或者银，所述的软磁性材料包括但不限于铁、镍或者钴；

所述的导电单元阵列是由所述的多个导电单元以一定的图形规则排列而形成的，该导电单元阵列形成的阵列图形包括但不限于圆形、方形、长方形或者三角形；

所述的导电单元的直径优选为10nm～100μm，厚度优选为5nm～1μm；

所述的导电层可以包括但不限于铂、金、钛、钨、钽、铝、铜、银、铁、镍或者钴中的一种或者几种构成的薄膜，其厚度优选为5nm～1μm；

所述的绝缘层可以为Si₃N₄薄膜、SiO₂薄膜、Al₂O₃薄膜、类金刚石薄膜、有机绝缘高分子薄膜，厚度优选为5nm～1μm；

所述的保护层可以是Si₃N₄薄膜、SiO₂薄膜、Al₂O₃薄膜、类金刚石薄膜、有机绝缘高分子薄膜，其厚度优选为5nm～1μm；

所述的磁传感器层可以是基于霍尔效应(Hall effect)、各向异性磁电阻效应(AMR)、巨磁电阻效应(GMR)、隧穿磁电阻效应(TMR)以及巨磁阻抗效应(GMI)的磁传感器中的任意一种。