[发明专利]基于磁感应蛋白探测磁场的传感器

权利要求书

1.一种基于磁感应蛋白检测磁场的传感器的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤：

步骤1，加工微流控芯片阻抗传感器：

1-1.以ITO玻璃为基底，利用激光刻蚀将ITO薄膜加工成对称的双L形图形，之后在丙酮、乙醇、纯水中超声清洗10-15min，氮气吹干，烘箱50℃干燥；

1-2.将50-100μm厚度的PI膜用双面胶平贴在圆玻璃表面上固定，在中心滴加PDMS预聚体混合液，使用旋涂机进行旋涂，形成厚度70-80μm的PDMS薄膜，随后放入烘箱70-80℃固化；

1-3.流道层为0.8-1mm宽，25-30mm长通道，一端拓宽为2-3mm圆形；另一侧流道宽度拓宽至1.5-2mm，拓宽范围1-1.2mm；按照下层PDMS流道设计制备刀模，对PDMS/PI膜进行切割加工；加工完成后乙醇超声清洗，并用纯水漂洗，放入烘箱干燥，保存在阴凉干燥处；

1-4.流道上层PDMS长度33-35mm，宽度0.8-1mm，厚度4-5mm，两端分别打有0.4-0.5mm和2-3mm圆形孔；将下层PDMS流道与ITO玻璃键合后，在流道内进行石墨烯修饰及蛋白组装后，将上层PDMS氧等离子体处理并与下层PDMS流道贴合，完成流道的封闭；

步骤2，磁感应蛋白的固定：

2-1.磁感应蛋白分子使用原核表达的方式在大肠杆菌中表达，并通过亲和层析纯化得到，基因序列来自鸽子；

2-2.在5-10mg/mL氧化石墨烯水溶液中加入终浓度10-25mg/mL的抗坏血酸，超声10-15min混合；加入芘甲酸(PCA)的甲醇溶液混合，超声15-20min混合完全；

2-3.然后在流道中工作电极区域涂上一层5-10μm的导电银浆，50-60℃下烘干10-15min使其半干；然后将上述混合溶液均匀滴涂在银浆层上，40-45℃水浴保温15-16h；随后用纯水浸洗1-2h除去杂质，然后在冻干处理得到制备好的工作电极，冻干后的芯片在干燥处保存；

2-4.之后，配制60-80mM EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)和40-60mMSulfo-NHS(N-羟基硫代琥珀酰亚胺)的溶液，溶剂为0.05-0.1MMES(2-(N-吗啉)乙磺酸一水合物)溶液，滴加到电极表面室温静置15-20min后，吸去溶液并用纯水清洗三次，氮气吹干，随后滴加浓度为0.1mg/mL的磁感应蛋白溶液，0-4℃静置过夜，使磁感应蛋白与还原氧化石墨烯和PCA的羧基形成稳定的酰胺键，随后吸出溶液，并用PBS清洗电极三至五次，再用纯水冲洗后氮气吹干；在封闭上层PDMS后获得磁感应蛋白磁场传感器，保存在0-4℃备用。

2.如权利要求1所述的基于磁感应蛋白检测磁场的传感器的制备方法，其特征在于所述ITO玻璃厚度1-1.2mm，长度33-35mm，宽度25-28mm，表面有180-190nm的ITO薄膜。

3.如权利要求1所述的基于磁感应蛋白检测磁场的传感器的制备方法，其特征在于所述加入芘甲酸PCA的甲醇溶液混合，芘甲酸PCA与甲醇溶液体积比为1：4-1：3。

4.如权利要求1所述的基于磁感应蛋白检测磁场的传感器的制备方法，其特征在于步骤2-4所述滴加浓度为0.1mg/mL的磁感应蛋白溶液，该溶液为0.01M PBS,pH7.2-7.4。

5.一种如权利要求1所述的制备方法制备的基于磁感应蛋白磁场传感器的应用，其特征在于，该传感器用于传感器静磁场的检测，包括如下步骤：

(1)静磁场检测环境：使用钕铁硼磁铁形成静磁场，电极检测平面与磁感线方向平行，微流控芯片阻抗检测全部在坡莫合金封闭的磁屏蔽箱内检测；

(2)检测不同强度静磁场，建立静磁场强度-阻抗曲线：首先通过进样器向流道内加入氧化还原对检测溶液，氧化还原对检测溶液含有1-10mM铁氰化钾和1-10mM亚铁氰化钾，溶剂为0.01M PBS，pH7.2-7.4，将工作电极和对电极的ITO端分别通过导电铜箔连接到电化学工作站，在开孔处插入Ag/AgCl丝做参比电极并连接至电化学工作站；

在没有外加磁场的条件下，使用电化学工作站对修饰磁感应蛋白的微流控磁场传感器进行电化学阻抗谱的扫描，得到空白条件下电化学阻抗图谱和电子传递阻抗，测量结束后静置15min；

然后将芯片置于静磁场下，进行电化学阻抗谱的测量，得到该静磁场强度下对应的电化学阻抗谱和电子传递阻抗，测量结束后撤去静磁场，静置10-20min；

重复上述步骤对空白条件和不同静磁场强度下电化学阻抗的测量，得到不同磁场强度下的电化学阻抗谱图和电子传递电阻，计算对应强度静磁场作用下阻抗与空白条件下阻抗的差值，得到静磁场强度与阻抗的关系曲线y＝ax+b，其中y为电子传递阻抗变化幅值，x为静磁场强度，a和b为常数，实现对静磁场的检测。