[发明专利]跨膜的磁性纳米颗粒检测

说明书

技术领域

本发明涉及检测磁性颗粒，更具体地，涉及检测用于医学和生物传感器应用的磁性纳米颗粒。

背景技术

一直存在这样的需求：准确、快速且以合理的成本分析生物分析物。确实，实现这点的程度是衡量保健系统提供满意的卫生保健能力一种方式。检测生物标志物能力的提高在大量的医学努力中是有益的，诸如检测癌症和其他疾病。

当前使用大量技术来检测分析物，其中使用分析化学方法来识别医生感兴趣的特定化合物。免疫测定法是用于检测或测量溶液中化合物浓度的生化测试；其依靠抗原和抗体用彼此之间高度特定结合的能力。可使用免疫测定法来检测抗原或其相应抗体。一种免疫测定法是磁性免疫测定法，其中抗原和抗体彼此结合，且磁性颗粒随后被附接到抗原/抗体对的抗原（或抗体）。通过给分析物加上磁性纳米颗粒的标签，生物检测的问题实际上被简化到一种磁场测量。

一种磁性免疫测定法涉及在生物测试样本上以几微米的相对大的距离扫描巨磁至电阻（GMR）传感器。（例如，参见J.Nordling等人的“Giant Magnetoresistance Sensors.1.Internally Calibrated Readout of Scanned Magnetic Arrays,”Anal.Chem.,80(21),pp.7930-7939,2008;以及R.L.Millen等人的“Giant Magnetoresistive Sensors.2.Detection of Biorecognition Events at Self-Referencing and Magnetically Tagged Arrays,”Anal.Chem.,80(21),pp.7940-7946,2008.）利用该方法，要求传感器和测试样本之间有相对大的距离，因为样本典型地是易碎的且可容易地被传感器损坏。结果，磁性颗粒必须是相应大以在该距离产生足够强大的磁场。因此，可达到的空间分辨率相对较差。而且，大磁性颗粒要求较大量的分析物以将其接合到功能化样本表面，由此降低检测敏感度。

在另一种磁性免疫分析法中，分析物和磁性颗粒直接位于GMR传感器的表面上（例如，参见G.Li等人的“Detection of single micron-sized magnetic bead and magnetic nanoparticles using spin valve sensors for biological applications,”Journal of Applied Physics,vol.93(10),2003;以及Wang等人的美国专利7,682,838，名称是“Magnetic Nanoparticles,Magnetic Detector Arrays,and Methods for their Use in Detecting Biological Molecules”）。利用用于每个测试位置的专用传感器以及位于传感器表面的磁性颗粒，场灵敏度很高。在另一方面，这意味着为了处理大量不同的分析物，有必要具有非常复杂的测试芯片，其包括专用于各个测试位置和分析物的相对大量的GMR传感器。

发明内容

在此公开了方法，其中检查用于一种感兴趣的分析物（或多种分析物）的测试流体。薄而坚固的膜用作分析物的保护层，同时也限定磁性颗粒（其选择性地附接到分析物）和磁性传感器之间的间隔。磁性传感器和分析物位于该膜的相对侧上。

在一个示例性实施例中，与感兴趣的抗原匹配（即，特定结合于）的抗体被功能化且被附接到膜。其中具有感兴趣的抗原的测试流体，诸如来自病人的血液，随后被传递给已被附接了抗体的膜。结果是测试流体中感兴趣的抗原特定地结合到抗体（而测试流体中的其他类型抗原未结合到这些抗体）。此时膜可被清洗（例如可使用高纯水），留下功能化抗体和结合抗原。之前已被附接磁性纳米颗粒的抗体（与附接到膜的抗体是同样类型的）现在被传递给膜，以便结合抗原特定地附接到这些抗体/磁性纳米颗粒结构，随后是另一次清洗（例如使用高纯水）。现在的结果是夹心结构的收集，每个夹心结构包括被功能化到膜的抗体、附接到该抗体的抗原，以及在一端上附接到抗原而另一端上附接到磁性纳米颗粒的另一个相同种类的抗体。仅当感兴趣的抗原出现在测试流体中时才能捕获磁性纳米颗粒，且捕获的磁性纳米颗粒的数量指示测试流体中感兴趣的抗原浓度。利用磁性检测设备检测磁性纳米颗粒，其中跨膜的与磁性纳米颗粒接合到膜的一侧相对的侧而扫描所述磁性检测设备。