[发明专利]基于GMR自旋阀免疫生物传感器的检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物免疫检测方法及系统，尤其涉及一种基于GMR自旋阀 免疫生物传感器的生物免疫检测方法及系统。

背景技术

现有技术中，GMR自旋阀免疫生物传感器原理性结构和工作方式如图1所示。 图中，1为非待测生物体，通常在单晶硅衬底8上制备多层结构的GMR自旋阀免 疫生物传感器件7，然后在该传感器件上做一层保护层6，如氮化硅、二氧化硅 等，同时再做一层支撑层(为了更好的与生物分子连接)或生物固定层5，最后 通过生物固定层5固定待测病原体的免疫抗体4。当待测样品中的病原体3(抗 原)流经传感器表面时与被固定的抗体4产生抗原-抗体免疫应答反应，此抗 原3进一步与免疫磁珠2上的二抗结合，形成“一抗-抗原-二抗-免疫磁珠” 联合体。免疫磁珠2的存在改变外磁场的局域空间分布，被传感器探测到，输 出电信号的变化，产生“抗原→固定免疫磁珠→电信号输出”这一一对应的响 应关系，从而判断待测样品之中是否存在待测抗原。

在GMR自旋阀免疫生物传感器的检测中，当免疫磁珠通过抗体-抗原免疫 反应挂接到GMR自旋阀免疫生物传感器表面后，免疫磁珠在外磁场激励下形成 的极化磁场在传感器平面上的分量对GMR组件产生作用并改变其电阻。

图2是本发明采用的GMR自旋阀免疫生物传感器的磁阻关系特征曲线图， 其中曲线斜率最大点即直线和曲线的交点为磁敏感点。

现有技术的检测，就是在免疫磁珠接挂前后，利用电桥法分别测量GMR自 旋阀表面的外加磁场上升到磁敏感点(如图2)的时候GMR自旋阀电阻值的大小。 电阻值的变化，定性地反映了GMR自旋阀表面免疫磁珠接挂的数量。

在收录于《生物化学传感器》期刊的一篇名为《GMR生物传感器的原理及研 究现状》中，介绍了两种将信号检测方式：惠斯登桥路结构以及I-V转换法， 用于将免疫磁珠作用在GMR自旋阀传感器上之后，GMR自旋阀传感器的磁电阻的 变化转化成电信号。

中国发明专利200710026331.2公开了一种GMR自旋阀免疫生物传感器阵列 检测方法及系统，其中所述检测系统包含连接着GMR自旋阀芯片的检测模块、 用于收容所述检测模块的螺线管、用于使螺线管产生稳恒磁场的磁场驱动电路 以及获取GMR自旋阀芯片的电阻值变化的数据处理电路，所述检测模块至少包 含一个参考GMR自旋阀芯片，所述检测方法利用GMR自旋阀芯片的电阻值的变 化来定性判断一种待测样本中是否含有两种或两种以上目标抗原，因而该发明 专利所述的检测方法和系统只能实现免疫磁珠的定性检测。

现有技术最大不足，在于其检测精度只能达到定性检测要求，远远不能满 足应用的需要，并且需要额外的参考GMR自旋阀芯片给出参考电阻值，增加了 系统的成本。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种通过对免疫磁珠进行定量 检测，来间接地反映出待测抗原、病菌、病毒的浓度或具体数量的可定量检测 的、成本较低的基于GMR自旋阀免疫生物传感器的检测方法及系统。

为实现上述目的，本发明的一种技术方案为：一种基于GMR自旋阀免疫生 物传感器的检测方法，该方法包括：

(1)将所述GMR自旋阀免疫生物传感器置于一复合扫描磁场内，给所述GMR 自旋阀免疫生物传感器提供恒定电流，对应于所述复合扫描磁场，测量所述GMR 自旋阀免疫生物传感器的多个电压输出，以用来确定所述GMR自旋阀免疫生物 传感器在复合扫描磁场下的电压输出值。

(2)将所述多电压输出进行信号放大之后，再经正交矢量算法计算后得到 新的多个电压输出信号，此算法作用在于把交流磁场信号分量从原始信号与背 景噪声中提取出来。

(3)找出所述新的多个电压输出信号的最大值，及最大值对应的磁场偏移 量以用来找出磁敏感点所对应的磁场偏移量。

(4)在所述GMR自旋阀免疫生物传感器表面滴加免疫磁珠，使所述免疫磁 珠和待测抗原或病菌或病毒一对一的结合，重复所述(1)至(3)的过程，得 到所述GMR自旋阀免疫生物传感器表面滴加免疫磁珠后的新的磁场偏移量，以用 来获得滴加免疫磁珠后的所述GMR自旋阀免疫生物传感器的磁敏感点对应的磁 场偏移量。

(5)计算(3)至(4)所述GMR自旋阀免疫生物传感器表面滴加免疫磁珠 前后的磁场偏移量之差，该差值正比于免疫磁珠数量。