血清腫瘤標志物檢測的微型化磁通門生物傳感器制造技術

本發明專利技術提供一種血清腫瘤標志物檢測的微型化磁通門生物傳感器。該生物傳感器由位于玻璃基片上的微型化磁通門傳感器、生物芯片、信號采集系統組成。生物芯片由玻璃基片上的Au膜、生物敏感膜、磁性標簽構成。Au膜為濺射的Cr/Au薄膜，生物敏感膜為納米級厚度的自組裝膜，生物敏感膜可以連接各種單克隆抗體。磁性標簽為鏈霉親和素修飾的磁性納米粒子或由磁性納米粒子構成的磁珠，可以和經生物素修飾的單克隆抗體或多克隆抗體相結合。本發明專利技術生物傳感器檢測原理是采用雙抗夾心法，檢測靈敏度可以檢測血清腫瘤標志物高達1ng/ml的抗原。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物傳感器，具體地，涉及一種血清腫瘤標志物檢測的微型化磁通門生物傳感器，屬于醫學檢測方法與磁性傳感

技術介紹
惡性腫瘤是當今威脅人類健康和生命的主要疾病之一，且發病率有逐年上升的趨勢。目前臨床主要的腫瘤檢測手段包括實驗室檢查主要包括血、尿、大便的常規檢查、生化及免疫檢查、病理學檢查坐寸ο放射學檢查主要包括X光透視、X光攝片、X光造影檢查、CT掃描、核磁共振成像等。放射性核素檢查即同位素檢查，包括功能測定檢查、掃描及伽瑪照射檢查、放射免疫分析等。超聲波檢查包括A型、B型超聲波檢查。內窺鏡檢查包括各種硬性或光學纖維鏡。在腫瘤的研究和臨床實踐中，早期發現、早期診斷、早期治療是關鍵。目前常規的影像方法如X線、CT、核磁共振、B超等僅能發現O. 5cm以上的腫塊，這時部分腫瘤已經處于中晚期，有的腫瘤已經發生了轉移，多數病人已經喪失了最佳的治療時機。血清腫瘤標志物在腫瘤普查、診斷、判斷預后和轉歸、評價治療療效等方面都具有較大的實用價值。血清腫瘤標志物檢測已經成為早期發現腫瘤的方法之一，目前已經發展了多種血清腫瘤標志物檢測技術并不斷地應用于臨床如免疫放射分析法、酶標記免疫分析技術、化學發光免疫分析法、熒光免疫分析法、液體芯片檢測技術等，這些方法各有其優點，如液體芯片一次能檢查出多種腫瘤標志物，和多次檢測相比降低了成本。但這些方法的不足之處在于缺乏靈活性，單項指標敏感性低、特異性較差。在檢測速度、準確率和檢測費用方面均存在缺陷，因此利用多學科交叉的優勢研制新型腫瘤標志物檢測的生物傳感器技術顯得尤為重要。生物傳感器是利用生物活性材料(如酶、蛋白質、DNA、抗體、抗原、生物膜等)與物理化學換能器(如電化學、光學、機械、電、磁等)有機結合構成的一種生物信息檢測分析工具。由于生物傳感器在醫療保健、疾病診斷、食品安全檢測等具有廣泛的用途，受到了世界各國科學家的深入研究和大力研發；然而仍存在一些因素限制了生物傳感器的大規模應用和推廣，如傳統生物傳感器的分析操作步驟太多、分析周期長、價格昂貴、體積大、昂貴的光學檢測設備及需要訓練有素的專業人員才能完成等。近年來，由于免疫磁珠技術的不斷進展和傳感器技術的發展，科學家們提出了將磁傳感器并結合磁性標簽研制用于生物學、醫學、遺傳學、毒物學等生物信息探測的新一代生物傳感器。利用磁傳感器并結合磁性標簽用于探測生物分子的理念最早是由美國海軍實驗室的Baselt等于 1998 年提出的，由此開啟了磁生物傳感器研究的熱潮。目前已報道的用于磁性納米粒子(磁珠)檢測的磁傳感器，主要有電磁感應式傳感器、超導量子干涉器、磁通門傳感器、磁阻傳感器、霍爾傳感器、巨磁電阻傳感器和巨磁阻抗傳感器等。磁通門傳感器作為一種弱磁場檢測器件，近年來在衛星發射、運載火箭、航天器等更是作為姿態敏感器而被廣泛使用，然而傳統的磁通門傳感器具有體積大、高重量、功耗大及長期穩定性差等缺點。90年代以來，微機電系統(MEMS)技術的飛速發展，為微型化磁通門傳感器的研制提供了一條有效可靠的途徑。采用MEMS技術研制微型化、集成化的磁通門傳感器成為國內外研究開發的熱點。與傳統的磁通門傳感器相比較，MEMS磁通門傳感器結構緊湊，體積小、質量輕，安裝調試簡單，不怕震動撞擊，受環境溫度變化影響小，在磁場檢測與生物醫學檢測方面展示出廣闊的應用前景。經對現有技術的文獻檢索發現，Dieckhoff等(Diechhoff J. , SchillingM. , Ludwig F.)在《Appl.Phys.Lett.》(美國應用物理快報)《Vol. 99, pp. 112501, 2011》提出使用磁通門傳感器來探測磁性納米粒子，證明了磁通門傳感器在生物醫學檢測領域的可行性，但該研究工作只是得到了磁通門傳感器對Fe304磁性納米粒子的響應，沒有實現對 生物標志物的檢測。隨著微機電系統(MEMS)技術的發展,利用MEMS技術制備的微流控芯片已應用于生物與醫學檢測領域，而MEMS技術同樣可用來制造微型化、集成化的磁通門傳感器。將生物信息的固定與微型化磁通門傳感器相結合構建新型血清腫瘤標志物檢測系統，利用磁性納米粒子標簽對血清腫瘤標志物進行檢測，具有重要的研究意義和臨床價值。通過文獻和專利檢索，沒有發現關于將微型化磁通門傳感器用于血清腫瘤標志物檢測的相關研究成果O
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種血清腫瘤標志物檢測的微型化磁通門生物傳感器。該生物傳感器采用MEMS加工工藝制作，能夠與配套的檢測電路制作在一起，實現整個系統的小型化、低成本，并使檢測系統具有高靈敏度和響應速度，且易于大批量生產。該生物傳感器的檢測靈敏度可以檢測血清腫瘤標志物高達lng/ml的抗原。為了實現上述目的，本專利技術所述血清腫瘤標志物檢測的微型化磁通門生物傳感器包括微型化磁通門傳感器、生物芯片、施加軸向磁場的螺線管線圈、以及與微型化磁通門傳感器連接的信號采集系統，其中所述生物芯片位于微型化磁通門傳感器的敏感軸上，所述生物芯片由位于玻璃基片上的Au膜、位于Au膜上的生物敏感膜、位于生物敏感膜上的磁性標簽組成。優選的，所述的Au膜為派射的Cr/Au薄膜,其厚度為100-500nm,用于修飾自組裝膜。優選的，所述的生物敏感膜為一層納米級厚度的自組裝膜，自組裝膜為11-巰基十一烷酸，然后經EDC+NHS活化形成，生物敏感膜可以連接各種單克隆抗體，單克隆抗體可以和被檢測的抗原結合。優選的，所述的磁性標簽為鏈酶親和素修飾的磁性納米粒子或由磁性納米粒子構成的磁珠?？梢院徒浬锼匦揎椀膯慰寺】贵w或多克隆抗體相結合。生物素修飾的單克隆抗體或多克隆抗體可以和被檢測的抗原結合。優選的，所述施加軸向磁場的螺線管線圈，該螺線管線圈為一繞制在PVC上的螺線管線圈，通過外接的直流電源產生軸向均勻磁場；微型化磁通門傳感器的敏感軸放置在螺線管線圈的軸向位置上，生物芯片與微型化磁通門傳感器的敏感軸位于同一平面且緊密相連。所述的信號采集系統能夠實現在激勵線圈中施加一使磁芯處于飽和狀態的交流電流以及對接收線圈的輸出信號經濾波后得到的二次諧波信號進行檢測。二次諧波信號大小與外部磁場成正比，因此可測量磁性標簽產生的磁場大小與檢測抗原之間的關系。本專利技術提供的生物傳感器，其檢測抗原的原理是采用雙抗夾心法。采用自組裝膜技術固定單克隆抗體，單克隆抗體與抗原結合，帶有鏈酶親和素的磁性標簽與生物素化的多克隆抗體結合，由于抗原-抗體的免疫反應，磁性標簽被標記到Au膜的表面上。一旦有極微量的被檢測生物分子(抗原)存在時，在外磁場作用下，磁性標簽產生的彌散磁場將導致傳感器的電壓信號變化，從而實現對相應生物分子的高靈敏度檢測。與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果(I)磁傳感器的制備技術可與半導體的CMOS技術兼容，從而可實現集成磁傳感器陣列，成本低、價格便宜，易于批量生產；(2)信號可通過集成的CMOS電路得到處理，直接將生物信息轉換為電信號，可實現即時分析，并具有很高的檢測靈敏度；(3)生物樣品本身不帶磁性，能提供一個很低噪聲的磁測量環境，相對于突光分子、放射性同位元素、酶等標簽，磁性標簽非常穩定；(4)在單一化驗中，陣列傳感器可實現對多目標分析物的同時檢測，具有快速、高靈敏探測的優勢。(5)本發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種血清腫瘤標志物檢測的微型化磁通門生物傳感器，其特征在于包括位于玻璃基片上的微型化磁通門傳感器、生物芯片、施加軸向磁場的螺線管線圈以及與微型化磁通門傳感器連接的信號采集系統；其中：所述生物芯片位于微型化磁通門傳感器的敏感軸上，由位于玻璃基片上的Au膜、Au膜上的生物敏感膜、生物敏感膜上的磁性標簽組成的；所述生物敏感膜為一層納米級厚度的自組裝膜。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周勇，雷沖，雷劍，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：