[发明专利]血清肿瘤标志物检测的巨磁阻抗效应生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及生物传感器，具体地，涉及一种血清肿瘤标志物检测的巨磁阻抗效应生物传感器,属于医学检测方法与磁性传感技术领域。

背景技术

恶性肿瘤是当今威胁人类健康和生命的主要疾病之一，且发病率有逐年上升的趋势。目前临床主要的肿瘤检测手段包括：

[1]实验室检查：主要包括血、尿、大便的常规检查、生化及免疫检查、病理学检查等。

[2]放射学检查：主要包括X光透视、X光摄片、X光造影检查、CT扫描、核磁共振成像等。

[3]放射性核素检查：即同位素检查，包括功能测定检查、扫描及伽玛照射检查、放射免疫分析等。

[4]超声波检查：包括A型、B型超声波检查。

[5]内窥镜检查：包括各种硬性或光学纤维镜。

在肿瘤的研究和临床实践中，早期发现、早期诊断、早期治疗是关键。目前常规的影像方法如X线、CT、核磁共振、B超等仅能发现0.5cm以上的肿块，这时部分肿瘤已经处于中晚期，有的肿瘤已经发生了转移，多数病人已经丧失了最佳的治疗时机。血清肿瘤标志物在肿瘤普查、诊断、判断预后和转归、评价治疗疗效等方面都具有较大的实用价值。血清肿瘤标志物检测已经成为早期发现肿瘤的方法之一，目前已经发展了多种血清肿瘤标志物检测技术并不断地应用于临床如免疫放射分析法、酶标记免疫分析技术、化学发光免疫分析法、荧光免疫分析法、液体芯片检测技术等，这些方法各有其优点，如液体芯片一次能检查出多种肿瘤标志物，和多次检测相比降低了成本。但这些方法的不足之处在于缺乏灵活性，单项指标敏感性低、特异性较差。在检测速度、准确率和检测费用方面均存在缺陷，因此利用多学科交叉的优势研制新型肿瘤标志物检测的生物传感器技术显得尤为重要。

生物传感器是利用生物活性材料（如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等）与物理化学换能器（如电化学、光学、机械、电、磁等）有机结合构成的一种生物信息检测分析工具。由于生物传感器在医疗保健、疾病诊断、食品安全检测等具有广泛的用途，受到了世界各国科学家的深入研究和大力研发；然而仍存在一些因素限制了生物传感器的大规模应用和推广，如传统生物传感器的分析操作步骤太多、分析周期长、价格昂贵、体积大、昂贵的光学检测设备及需要训练有素的专业人员才能完成等。近年来，由于免疫磁珠技术的不断进展和微传感器技术的发展，科学家们提出了将微磁传感器并结合磁性标签研制用于生物学、医学、遗传学、毒物学等生物信息探测的新一代生物传感器。利用微磁传感器并结合磁性标签用于探测生物分子的理念最早是由美国海军实验室的Baselt等[Baselt D.R.,Lee G.U.,Natesan M.,Metzger S.W.,Sheehan P.E.,Colton R.,A biosensor based onmagnetoresistance technology,Biosens.Bioelectr.17(1998)731.]于1998年提出的，由此开启了磁生物传感器研究的热潮。目前已报道的用于磁性纳米粒子（磁珠）检测的微磁传感器，主要有电磁感应式传感器、磁阻（AMR）传感器、霍尔传感器、巨磁电阻（GMR）传感器和巨磁阻抗（GMI）传感器等。巨磁阻抗（GMI）效应传感器是一种新型的磁场传感器，其原理是利用交流电流通过磁性材料时其阻抗（Z）随外磁场(H)灵敏变化的这一特征，GMI传感器具有磁场灵敏度高（4－100％／Oe）、功耗少、响应速度快，偏置磁场小等优点，非常适合于磁性纳米粒子的探测，其优势在于：1）GMI传感器具有较高的磁场灵敏度，适合于磁性纳米粒子（或磁珠）的检测；2）传感器的制造技术可与大规模集成电路技术相兼容，易于批量化生产，成本低、价格便宜；3）传感器的信号测评电路可通过CMOS集成电路处理得到，具有体积小、成本低等特点；4）GMI效应的产生不需要很大的驱动磁场。由于GMI效应是唯一的一种利用交流效应做检测的，并与传统的设备和检测手段相兼容，因此在磁场检测与生物医学检测方面展示出广阔的应用前景。