[发明专利]一种隧穿磁阻生物传感器及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种隧穿磁阻生物传感器及其制备方法及应用。该生物传感器包括隧穿磁阻多层膜结构、隧穿磁阻生物传感器的反应区域、反应区域内的生物敏感膜、产生信号的磁珠；隧穿磁阻生物传感器的反应区域分为新型冠状病毒IgM抗体检测区域、阴性对照区域和新型冠状病毒IgG抗体检测区域，新型冠状病毒IgM抗体检测区域固定抗人IgM抗体，阴性对照区域修饰牛血清蛋白，新型冠状病毒IgG抗体检测区域固定抗人IgG抗体。本发明的隧穿磁阻生物传感器结果更加准确、灵敏度高，而且操作简便，不需由专业人员操作，检测成本低，适用于社区、机场、家庭等现场检测，为快速筛查新型冠状病毒提供了有效手段。

技术领域

本发明属于生物检测传感器技术领域，特别涉及一种隧穿磁阻生物传感器及其制备方法及应用。

背景技术

目前，新型冠状病毒的主要检测方法是荧光PCR，然而鼻咽拭子的核酸检测阳性率只有30％-50％，存在大量的假阴性结果。荧光PCR的检测原理是将样品中的靶标序列进行扩增，经扩增后，其核酸数量达到足够通过荧光进行检测，因此检测阳性率与核酸数量密切相关。由于不同病程、不同病情的患者体内病毒含量不同；单链RNA的新型冠状病毒容易被RNA酶降解；病毒基因组可能发生突变，不同公司的检测试剂灵敏度和特异度不同，荧光PCR检测受多种因素限制，检出率不高。为了弥补其不足，新型冠状病毒特异性抗体检测被开发。抗体检测存在采样简单、样本更稳定的优点，且IgM和IgG抗体的联合动态检测可以和核酸检测互相补充验证以提高诊断效果。

现有的新型冠状病毒特异性抗体检测方法为胶体金法和磁微粒化学发光法，胶体金法灵敏度不高，容易出现漏检。磁微粒化学发光法则需要专门的化学发光检测设备，不适用于社区、机场庭等现场检测。磁生物传感器具有高灵敏度、便携性、低功耗的优势，能满足即时诊断的需求。与巨磁阻、巨磁阻抗、霍尔电阻等传感器相比，隧穿磁阻传感器可以检测到低至10-9～10-10T的磁场，因此，开发联合检测新型冠状病毒特异性IgM/IgG抗体的高灵敏度高、快速便捷的隧穿磁阻生物传感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧穿磁阻生物传感器及其制备方法及应用，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种隧穿磁阻生物传感器，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，纳米磁珠为Fe@Fe₃O₄核壳纳米球，直径小于1μm。

进一步的，一种隧穿磁阻生物传感器的制备方法，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；