一种志贺氏菌的高效检测方法技术

本发明专利技术属于生物检测方法技术领域，公开了一种志贺氏菌的高效检测方法，包括以下步骤：S1，GMR生物芯片的准备；S2，志贺氏菌在GMR生物芯片的上的捕获；S3，GMR生物芯片的测试，志贺氏菌信息的读出。本发明专利技术利用基于磁力线聚集器的磁分流检测法的GMR生物芯片技术，不仅进一步提高GMR生物芯片对志贺氏菌的检测灵敏度，而且其制备工艺过程与微流控技术兼容，可以实现整个生物芯片检测过程的封闭性，提高了GMR磁生物芯片的系统性、安全性和便捷性；该芯片技术具有的小型化，低功耗，器件均一性好等优势使得其在生物安全，食品质检，疾病诊断等均具有广泛的应用潜力。具有广泛的应用潜力。具有广泛的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种志贺氏菌的高效检测方法


[0001]本专利技术涉及一种志贺氏菌的高效检测方法，属于生物检测方法


技术介绍

[0002]志贺氏菌(Shigella)是引起人类肠道疾病的主要致病菌之一，具有很强的感染力和致病力，严重危害人们的身体健康。志贺氏菌存在于乳制品、肉制品和蔬菜瓜果中，食用被志贺氏菌污染的食物或水可导致腹泻、发热、呕吐以及脱水等临床症状，甚至会导致死亡。全球64％的细菌性腹泻疾病是由该细菌感染所致，每年约有1.6亿人感染志贺氏菌，死亡人数高达110万，其中大部分为五岁以下儿童及免疫缺陷人群。在发展中国家由福氏志贺氏菌引起的腹泻疾病位居前列。因此，探究出一种快速灵敏、简便高效的检测志贺氏菌的方法迫在眉睫[1][0003]对志贺氏菌的快速、特异的检测对于早期病情的筛查、诊断、治疗、监测和有效的控制非常重要。目前对志贺氏菌的检测主要有传统培养方法、免疫学方法、分子生物学方法，传统的检测方法虽然灵敏度较高的，但是需要的时间较长，免疫学检测方法虽然具有一定的灵敏度但是目前还没有达到个位数高灵敏的检测能力，分子生物学方法虽然可以进行高灵敏的检测，但是需要的设备较为昂贵，而且需要专业的人员进行操作，无法满足便捷性的要求。
[0004]志贺氏菌的高灵敏快速检测难题和检测样本的信息长时间保存问题，首先志贺氏菌具有较强的致病性，高灵敏的快速检测则是提高对该细菌的防御性的关键技术，目前能够进行个位数量级的检测方法主要是传统的培养法以及核酸检测法，传统的培养法需要较长的时间，而核酸检测方法则需要昂贵的设备以及专业人员操作，这都无法满足高灵敏快速便捷的检测需求，其次目前基于生物传感器检测方法的志贺氏菌检测技术，存在检测信号不稳定，重复性差等问题，当样本检测完后基本上就失去了再次用于检测的可能，为了进一步提高志贺氏菌检测的可靠性和可复测性，所以需要解决样本信号的长时间保存问题。
[0005]随着交叉学科的发展，生物芯片技术应运而生，其具有的小型化，低功耗，高集成等优势使得生物芯片在癌症等疾病诊断、细菌、病毒等生物目标检测具有巨大的应用潜力，而基于巨磁电阻效应的磁生物芯片是其中的一员，巨磁电阻效应(Giantmagnetoresistance：GMR)是金属材料在外磁场的作用下其电阻值发生变化的效应，基于该效应而制备的电子器件如磁存储，磁传感器等具有广泛的应用前景,GMR生物芯片主要利用基于巨磁电阻效应的GMR磁传感器与免疫磁珠技术结合而成，相对于其他的生物芯片技术(荧光，电化学等)，基于磁电子的生物芯片具有背景噪声低，均一性好，能够较容易和微流控、IC电路进行集成等优势，使得GMR生物芯片非常适合于志贺氏菌的检测，而且基于磁珠的生物样本稳定性好，保存时间长，可以实现志贺氏菌的检测样本多次重复检测。
[0006]目前，虽然基于GMR生物传感器已经应用于细菌的检测(100CFU/mL)，但是检测灵敏度和其他生物传感器比如荧光传感器，电化学传感器(10CFU/mL量级)等还有一定的差距，限制了GMR磁生物芯片在志贺氏菌的应用潜力，为了使得磁传感器芯片不仅可以解决志
贺氏菌检测的样本信息保存问题，而且还具有较高的检测性能，所以需要开发新型的GMR生物芯片技术，目前的GMR生物芯片技术主要通过利用GMR传感器检测磁性标签的微弱杂散磁场获得生物检测功能，该方法受限于所使用的磁性标签所产生的杂散磁场较弱，无法实现更高灵敏度的检测，所以需要开发新的检测方法，以获得更高的检测能力。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种志贺氏菌的高效检测方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0008]本专利技术采取的技术方案为：一种志贺氏菌的高效检测方法，包括以下步骤：S1，GMR生物芯片的准备，GMR生物芯片上设置有微流控反应腔，GMR生物芯片表面设置有SiO2生化反应膜；
[0009]S2，志贺氏菌在GMR生物芯片的上的捕获，包括以下步骤：
[0010]S2.1，磁性靶向标签的制备；
[0011]S2.2，志贺氏菌的磁性修饰；
[0012]S2.3，GMR生物芯片表面功能化修饰，在GMR生物芯片表面SiO2生化反应膜上，利用化学修饰的方法制备生物自组装膜，将二抗修饰在自组装膜表面，使得GMR生物芯片表面具有捕获志贺氏菌的能力；
[0013]S2.4，志贺氏菌捕获，将基于抗原抗体反应的修饰有磁性靶向标签的志贺氏菌经过微流控反应腔注入到GMR生物芯片表面，通过抗原抗体反应，使得磁性标签标记的志贺氏菌捕获在GMR生物芯片表面，获得了利用抗原抗体反应捕获志贺氏菌后的GMR生物芯片；
[0014]S3，GMR生物芯片的测试，志贺氏菌信息的读出。
[0015]优选的，所述步骤S1中，GMR磁生物芯片包括板状的衬底，所述衬底的上端面设置有GMR线条，所述衬底的上端面位于所述GMR线条两侧的位置分别设置有一个磁力线聚集器，两个所述磁力线聚集器之间磁化方向与所述GMR线条垂直；所述GMR线条尾部分别覆盖有一个电极，两个所述电极分别电性连接有电极引脚；所述衬底的上端面、所述磁力线聚集器的上端面均设置有氮化硅保护膜，SiO2生化反应膜设置在所述GMR线条的上端面的所述氮化硅保护膜上；所述电极包括电极底层和电极上层；所述微流控反应腔设置在所述衬底的上端面位于所述GMR线条周围的部分，所述GMR线条以及所述电极均位于微流控反应腔内部。
[0016]优选的，GMR线条为曲折型结构，线条的线宽为5μm，长度为500μm，间隙为15μm。
[0017]优选的，磁力线聚集器为矩形的FeNi薄膜，厚度为2μm。
[0018]优选的，微流控反应腔是封闭的，覆盖了GMR线条区域。
[0019]优选的，电极底层为Cr/Cu电极层，厚度为10nm/150nm。
[0020]优选的，电极上层为Au电极层，厚度为150nm。
[0021]优选的，氮化硅保护膜的厚度为20nm。
[0022]优选的，SiO2生化反应膜的厚度为10nm。
[0023]优选的，GMR生物芯片的制作步骤如下：
[0024]步骤一：GMR线条图形化，在衬底表面进行线条图形化；
[0025]步骤二：磁力线聚集器制作，在衬底表面进行磁力线聚集图形化；
[0026]步骤三：电极底层制作，在衬底进行电极图形化，然后镀Cr/Cu电极层；
[0027]步骤四：氮化硅保护膜制作，在衬底整个表面上加工氮化硅保护膜，然后进行电极图形化，刻蚀电极表面的氮化硅层，直到第一层电极露出；
[0028]步骤五：SiO2生化反应膜制备，在GMR线条区域图形化生化反应区域利用溅射工艺制备SiO2生化反应膜；
[0029]步骤六：电极上层制作，在衬底进行电极图形化，镀Au电极层；
[0030]步骤七：微流控反应腔制作，在衬底表面的GMR检测区域制作微流控反应腔，用于检测反应。
[0031]优选的，GMR线条利用离子束刻蚀工艺制作。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种志贺氏菌的高效检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，GMR生物芯片的准备，GMR生物芯片上设置有微流控反应腔，GMR生物芯片表面设置有SiO2生化反应膜；S2，志贺氏菌在GMR生物芯片的上的捕获，包括以下步骤：S2.1，磁性靶向标签的制备；S2.2，志贺氏菌的磁性修饰；S2.3，GMR生物芯片表面功能化修饰，在GMR生物芯片表面SiO2生化反应膜上，利用化学修饰的方法制备生物自组装膜，将二抗修饰在自组装膜表面，使得GMR生物芯片表面具有捕获志贺氏菌的能力；S2.4，志贺氏菌捕获，将基于抗原抗体反应的修饰有磁性靶向标签的志贺氏菌经过微流控反应腔注入到GMR生物芯片表面，通过抗原抗体反应，使得磁性标签标记的志贺氏菌捕获在GMR生物芯片表面，获得了利用抗原抗体反应捕获志贺氏菌后的GMR生物芯片；S3，GMR生物芯片的测试，志贺氏菌信息的读出。2.根据权利要求1所述的一种志贺氏菌的高效检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，GMR磁生物芯片包括板状的衬底，所述衬底的上端面设置有GMR线条，所述衬底的上端面位于所述GMR线条两侧的位置分别设置有一个磁力线聚集器，两个所述磁力线聚集器之间磁化方向与所述GMR线条垂直；所述GMR线条尾部分别覆盖有一个电极，两个所述电极分别电性连接有电极引脚；所述衬底的上端面、所述磁力线聚集器的上端面均设置有氮化硅保护膜，SiO2生化反应膜设置在所述GMR线条的上端面的所述氮化硅保护膜上；所述电极包括电极底层和电极上层；所述微流控反应腔设置在所述衬底的上端面位于所述GMR线条周围的部分，所述GMR线条以及所述电极均位于微流控反应腔内部。3.根据权利要求2所述的一种志贺氏菌的高效检测方法，其特征在于：所述GMR线条为曲折型结构，线条的线宽为5μm，长度为500μm，间隙为15μm。4.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙学成，陈泓宇，王永东，张萌琦，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：