基于新型磁性隧道结器件的生物传感芯片基础研究

本项目集成磁电子学、微电子工程学、化学、分子生物学等诸学科和相关微加工技术，研究开发新型高灵敏度的磁性隧道结(magnetic tunnel junctions，MTJ)生物传感芯片，探索建立下一代生化分子检测平台技术。集成微流体与MTJ芯片，研制微流体磁敏生物传感芯片，并以三种胃癌诊断标志物蛋白分子CEA,CA19-9,CA72-4为靶标分子，评价新型MTJ生物传感芯片性能。进一步开展传感器芯片表面阵列制作方法研究，并研究多靶标分子（CEA,CA19-9, CA72-4）同时测试的可行性，为建立下一代高通量高灵敏度的生物传感芯片平台技术提供科学依据。

本课题的研究目标是研究新型磁性隧道结(MTJ)生物传感芯片的构建方法，建立基于磁信号探针的微流控磁性隧道结生物传感芯片免疫测试系统，创建快速、高灵敏度检测生化分子的磁性隧道结生物传感芯片技术平台。.本课题的研究内容是研制新型MTJ生物传感芯片，并以三种肿瘤诊断标志物为模型靶标分子，评价新型MTJ生物传感芯片性能。进一步开展传感芯片表面阵列制作方法研究，并研究多靶标分子同时测试的可行性，为建立高通量高灵敏度的生物传感芯片平台技术提供科学依据。. 本课题通过三年的努力，已经完成预期的研究内容，达到了预期的研究目标。研制了集成微流体结构的MTJ生物传感芯片及配套的检测仪，并以肿瘤标志物CEA、CA19-9、AFP为靶标评价了系统的检测性能，对CEA的检测灵敏度达到了100pg/ml,实现了三靶标同时检测。进一步以肌钙蛋白、肌红蛋白以及肌酸激酶同工酶为靶标评价了该系统的性能，结果显示对肌钙蛋白的检测灵敏度达到了10pg/ml, 检测时间少于20分钟，同时三靶标的同时检测的灵敏度也能够满足临床检测的需要，进一步证明了新型MTJ生物传感芯片作为新型快速多靶标检测平台的可行性。除了以蛋白为靶标评价了MTJ生物传感芯片外，还以小分子氯霉素为靶标评价了该芯片的检测性能，结果显示氯霉素的检测灵敏度可以达到0.1ppb,该检测平台也能应用于小分子的高灵敏度快速检测。. 在该课题的研究过程中，在国内外杂志发表论文5篇，培养了3名博士毕业生和1名硕士毕业生，参加国际学术会议3次。并且该技术已经转让给企业进行产品化研究。