[发明专利]一种隧穿磁阻生物传感器及其制备方法及应用

权利要求书

1.一种隧穿磁阻生物传感器，其特征在于，包括隧穿磁阻多层膜、保护结构层、生物敏感膜和纳米磁珠；隧穿磁阻多层膜上设置保护结构层，保护结构层上设置生物敏感膜，生物敏感膜上划分为三个反应区域分为两个检测区域和一个阴性对照区域，两个检测区域分别固定抗人IgM抗体和抗人IgG抗体，阴性对照区域修饰牛血清蛋白；纳米磁珠设置在反应区。

2.根据权利要求1所述的一种隧穿磁阻生物传感器，其特征在于，反应区域由传感器阵列组成；每4个传感器分别组成新型冠状病毒IgM抗体检测区域、新型冠状病毒IgG抗体检测区域、阴性对照区域。

3.根据权利要求1所述的一种隧穿磁阻生物传感器，其特征在于，隧穿磁阻多层膜为位于硅片上的CoFe/CoFeB/MgO/CoFeB多层膜结构，呈曲折形。

4.根据权利要求1所述的一种隧穿磁阻生物传感器，其特征在于，保护结构层为保护层Al₂O₃、保护层和生物结合层SiO₂，Al2O₃和SiO₂的厚度均小于1μm。

5.根据权利要求4所述的一种隧穿磁阻生物传感器，其特征在于，生物敏感膜为硅烷层，由(3-氨丙基)三乙氧基硅烷包被隧穿磁阻传感器上的SiO₂形成的硅烷层，经戊二醛处理接上醛基接头，与抗体进行偶联。

6.根据权利要求4所述的一种隧穿磁阻生物传感器，其特征在于，纳米磁珠为Fe@Fe₃O₄核壳纳米球，直径小于1μm。

7.一种隧穿磁阻生物传感器的制备方法，其特征在于，基于权利要求1至6所述的一种隧穿磁阻生物传感器，包括以下步骤：

步骤1，在硅片上制作隧穿磁阻CoFe/CoFeB/MgO/CoFeB多层膜，形成隧穿磁阻芯片；

步骤2，在隧穿磁阻芯片上制作保护层Al₂O₃，Al₂O₃的厚度小于1μm；

步骤3，在保护层Al₂O₃上制备保护层和生物结合层SiO₂，SiO₂的厚度小于1μm，形成隧穿磁阻传感器；

步骤4，在隧穿磁阻传感器上组装生物敏感膜硅烷层，经过戊二醛处理接上醛基接头；

步骤5，利用戊二醛的醛基与氨基结合，将抗体固定在生物敏感膜上的检测区域，将牛血清蛋白修饰在阴性对照区域。

8.根据权利要求7所述的一种隧穿磁阻生物传感器的制备方法，其特征在于，步骤4中，硅烷层和戊二醛处理的方法，具体包括：

1)丙酮、甲醇、异丙醇洗涤隧穿磁阻传感器三次，氮气干燥，氧等离子处理30min；

2)2％-5％的(3-氨丙基)三乙氧基硅烷溶液处理30min-120min，无水乙醇清洗三次后，超纯水清洗三次；

3)高温烘烤；

4)5％的戊二醛溶液处理1h-2h，PBS缓冲液清洗三次。

9.一种隧穿磁阻生物传感器的应用，其特征在于，包括：

将无需预处理的血液样品直接滴加到隧穿磁阻芯片上的反应区域，37℃孵育后，PBST缓冲液清洗三次；将Fe@Fe₃O₄纳米磁珠修饰的新型冠状病毒重组抗原溶液滴加到隧穿磁阻芯片上的反应区域，37℃孵育后，PBS缓冲液清洗三次；如果样本中含有新型冠状病毒抗体，生物传感器上会形成抗人IgM/IgG抗体-新型冠状病毒抗体-磁珠修饰的新型冠状病毒重组抗原，在外加磁场的作用下，磁珠产生的寄生磁场会导致传感器的磁阻发生变化，通过标准曲线将磁阻信号转化成新冠病毒抗体浓度。