跨膜的磁性纳米颗粒检测制造技术

跨薄膜检测磁性纳米颗粒，该膜把纳米颗粒与磁性传感器分开。该技术可被用于医疗环境中，其中感兴趣的分析物（存在于诸如血液的测试流体中）被附接到膜。其他化合物进而被结合到分析物，其中这些化合物中的一种包括磁性纳米颗粒，该磁性纳米颗粒随后由传感器检测。以这种方式，通过检测磁性纳米颗粒而检测分析物。通过计数磁性纳米颗粒的数量，可确定测试流体中分析物的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及检测磁性颗粒，更具体地，涉及检测用于医学和生物传感器应用的磁性纳米颗粒。
技术介绍
一直存在这样的需求:准确、快速且以合理的成本分析生物分析物。确实，实现这点的程度是衡量保健系统提供满意的卫生保健能力一种方式。检测生物标志物能力的提高在大量的医学努力中是有益的，诸如检测癌症和其他疾病。当前使用大量技术来检测分析物，其中使用分析化学方法来识别医生感兴趣的特定化合物。免疫测定法是用于检测或测量溶液中化合物浓度的生化测试；其依靠抗原和抗体用彼此之间高度特定结合的能力。可使用免疫测定法来检测抗原或其相应抗体。一种免疫测定法是磁性免疫测定法，其中抗原和抗体彼此结合，且磁性颗粒随后被附接到抗原/抗体对的抗原(或抗体)。通过给分析物加上磁性纳米颗粒的标签，生物检测的问题实际上被简化到一种磁场测量。一种磁性免疫测定法涉及在生物测试样本上以几微米的相对大的距离扫描巨磁至电阻(GMR)传感器。(例如，参见J.Nordling等人的“Giant MagnetoresistanceSensors.1.1nternally Calibrated Readout of Scanned Magnetic Arrays, ”Anal.Chem., 80 (21), pp.7930-7939，2008;以及 R.L.Millen 等人的 “Giant MagnetoresistiveSensors.2.Detection of Biorecognition Events at Self-Referencing andMagnetically Tagged Arrays, ” Anal.Chem.，80 (21)，pp.7940-7946，2008.)利用该方法，要求传感器和测试样本之间有相对大的距离，因为样本典型地是易碎的且可容易地被传感器损坏。结果，磁性颗粒必须是相应大以在该距离产生足够强大的磁场。因此，可达到的空间分辨率相对较差。而且，大磁性颗粒要求较大量的分析物以将其接合到功能化样本表面，由此降低检测敏感度。在另一种磁性免疫分析法中，分析物和磁性颗粒直接位于GMR传感器的表面上(例如，参见 G.Li 等人的“Detection of single micron-sized magnetic bead and magneticnanoparticles using spin valve sensors for biological applications,，，Journalof Applied Physics, vol.93(10), 2003;以及 Wang 等人的美国专利 7，682，838，名称是“Magnetic Nanoparticles, Magnetic Detector Arrays, and Methods for their Use inDetecting Biological Molecules”)。利用用于每个测试位置的专用传感器以及位于传感器表面的磁性颗粒，场灵敏度很高。在另一方面，这意味着为了处理大量不同的分析物，有必要具有非常复杂的测试芯片，其包括专用于各个测试位置和分析物的相对大量的GMR传感器。
技术实现思路
在此公开了方法， 其中检查用于一种感兴趣的分析物(或多种分析物)的测试流体。薄而坚固的膜用作分析物的保护层，同时也限定磁性颗粒(其选择性地附接到分析物)和磁性传感器之间的间隔。磁性传感器和分析物位于该膜的相对侧上。在一个示例性实施例中，与感兴趣的抗原匹配(S卩，特定结合于)的抗体被功能化且被附接到膜。其中具有感兴趣的抗原的测试流体，诸如来自病人的血液，随后被传递给已被附接了抗体的膜。结果是测试流体中感兴趣的抗原特定地结合到抗体(而测试流体中的其他类型抗原未结合到这些抗体)。此时膜可被清洗(例如可使用高纯水)，留下功能化抗体和结合抗原。之前已被附接磁性纳米颗粒的抗体(与附接到膜的抗体是同样类型的)现在被传递给膜，以便结合抗原特定地附接到这些抗体/磁性纳米颗粒结构，随后是另一次清洗(例如使用高纯水)。现在的结果是夹心结构的收集，每个夹心结构包括被功能化到膜的抗体、附接到该抗体的抗原，以及在一端上附接到抗原而另一端上附接到磁性纳米颗粒的另一个相同种类的抗体。仅当感兴趣的抗原出现在测试流体中时才能捕获磁性纳米颗粒，且捕获的磁性纳米颗粒的数量指示测试流体中感兴趣的抗原浓度。利用磁性检测设备检测磁性纳米颗粒，其中跨膜的与磁性纳米颗粒接合到膜的一侧相对的侧而扫描所述磁性检测设备。本专利技术的一方面是一种用于接合到膜的第一侧的磁性颗粒(或甚至仅是一个磁性颗粒)的方法，每个磁性颗粒结合到感兴趣的分析物。该方法包括使用位于膜的第二侧(与第一侧相对)上的磁性传感器检测磁性颗粒，其中磁性传感器相对于膜移动。该方法优选地包括计数磁性颗粒的数量。传感器可沿着膜的第二侧被扫描，由此确定磁性颗粒的位置。膜优选地具有少于100纳米的厚度，且更优选地是少于50纳米，而磁性颗粒优选地具有少于IOOnm的特征尺寸。磁性颗粒有利地是铁磁性或铁磁性的，且可被布置在任何阵列中。本专利技术的另一方面是一种用于膜的方法，所述膜在其第一侧上具有区域阵列，每个区域具有多个反应位置。该方法包括功能化所述反应位置，以便不同区域中的反应位置具有不同的捕获抗体。该方法还包括施加测试流体到膜的第一侧，该测试流体包括不同的抗原，以便抗原特定结合到捕获抗原中的特定捕获抗原。该方法也包括将用对应于结合抗原的抗体功能化的磁性颗粒的溶液施加到结合抗体，以便至少一些结合抗原连接到用抗体功能化的各个磁性颗粒，导致磁性颗粒接合到各个反应位置。沿着膜的第二侧(与第一侧相对)扫描至少一个传感器，以确定接合到反应位置的每个区域中的磁性颗粒的数量。一旦知道该数量，可确定测试流体中抗原的浓度。而且也可在膜的第一侧之上施加密封剂，以便固定了磁性颗粒。本专利技术的又一方面是一种用于膜的方法，所述膜在其第一侧上具有反应位置。该方法包括功能化反应位置，以便反应位置具有对于感兴趣的分析物的亲和性。该方法还包括将测试流体施加到膜的第一侧，其中测试流体包括感兴趣的分析物，而分析物结合到膜的第一侧上的反应位置。该方法还包括将用对于分析物具有亲和性的化合物功能化的磁性颗粒的溶液施加到具有结合分析物的膜的第一侧，以便磁性颗粒接合到膜的第一侧上的反应位置。随后沿着膜的第二侧(与第一侧相对)扫描至少一个传感器，以确定接合到膜的第一侧上的反应位置的磁性颗粒的数量。附图说明图1和2示出了用于测试流体(其包括将被检测的感兴趣的分析物)的装置。图3，包括图3A、3B和3C，示出了一系列步骤，其中分析物被结合到装置的底层膜，且分子种(species)(其中一个包括磁性纳米颗粒)进而被附接到结合的分析物。图4示出了作为这些步骤的结果而接合到装置的磁性纳米颗粒，以及用于检测磁性纳米颗粒的磁性传感器器件。图5示出了磁性传感器器件的磁性传感器元件。图6示出了由磁性传感器器件检测的磁性纳米颗粒。图7示出了图1中示出的器件的阵列。图8示出了在其上放置了磁性纳米颗粒的膜下扫描的结果。具体实施例方式现在针对各个附图讨论优选方法。图1示出了附接了薄膜120的“芯片”110。芯片可例如用硅制成。另一方面，膜120可用例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.15 US 12/905,9941.一种用于接合到膜的第一侧的磁性颗粒的方法，每个所述磁性颗粒被结合到感兴趣的分析物，所述方法包括: 使用位于所述膜的第二侧(其与所述第一侧相对)上的磁性传感器检测所述磁性颗粒，其中所述磁性传感器相对于所述膜移动。2.如权利要求1所述的方法，包括计数所述磁性颗粒的数量。3.如权利要求1所述的方法，所述检测包括: 沿着所述膜的所述第二侧扫描所述传感器，由此确定所述磁性颗粒的位置。4.如权利要求1所述的方法，其中所述磁性颗粒的阵列位于所述膜的所述第一侧上。5.如权利要求4所述的方法，包括沿着所述膜的所述第二侧来回扫描所述传感器，由此确定所述磁性颗粒的所述位置。6.如权利要求5所述的方法，包括计数所述磁性颗粒的数量。7.一种用于膜的方法，所述膜在其第一侧上有区域阵列，每个区域具有多个反应位置，所述方法包括: 功能化所述反应位置，以 便不同区域中的反应位置具有不同的捕获抗体； 将测试流体施加到所述膜的所述第一侧，所述测试流体包括不同的抗原，以便抗原特定地结合到所述捕获抗体中的特定捕获抗体； 将用对应于结合抗原的抗体功能化的磁性颗粒的溶液施加到所述结合抗原，以便至少一些所述结合抗原被接合到用抗体功能化的各个磁性颗粒，导致磁性颗粒被接合到各个反应位置；以及 沿着所述膜的第二侧(其与所述第一侧相对)扫描至少一个传感器，以确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·伯尔曼，戴秋，W·I·伊马诺，A·尼尔森，W·M·戴尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：