1 引言

1988年，在法國巴黎大學物理系Fert教授科研組工作的巴西學者M.N.Baibich研究Fe/Cr磁性超晶格薄膜的電子輸運性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)了巨磁阻(GMR)效應，即材料的電阻率隨著材料磁化狀態(tài)的變化而呈現(xiàn)顯著改變的現(xiàn)象。

這一發(fā)現(xiàn)引起了許多國家科學家的關(guān)注，巨磁電阻效應及其材料的基礎(chǔ)研究和應用研究迅速成為人們關(guān)注的熱點自此以后，10多年來，巨磁電阻效應的研究發(fā)展非常迅速，并且基礎(chǔ)研究和應用研究幾乎齊頭并進，已成為基礎(chǔ)研究快速轉(zhuǎn)化為商業(yè)應用的國際典范目前，GMR材料已在磁傳感器、計算機讀出磁頭、磁隨機存取存儲器等領(lǐng)域得到商業(yè)化應用。

利用GMR材料制作的傳感器稱作巨磁阻傳感器，它具有靈敏度高、探測范圍寬、抗惡劣環(huán)境等優(yōu)點，可利用半導體曝光和刻蝕工藝，使該元件集成化、小型化，其性價比遠遠優(yōu)于其他幾種磁場傳感器本文綜述一種將GMR傳感器和生物技術(shù)相結(jié)合的新型傳感器——GMR生物傳感器該傳感器應用于生物檢測領(lǐng)域，是一種對磁標記的生物樣本進行檢測的傳感器，由免疫磁性微球(IMB)、高磁靈敏度的GMR傳感器以及相關(guān)讀出電路三部分構(gòu)成。

2 免疫磁性微球

1979年，John Ugelstad等人成功地制備了一種均勻性和粒度適宜的聚苯乙烯微球，將其磁化并與抗體連接后，即成為一種分離細胞效果極佳的免疫磁標記——dynabeads從此，免疫磁標記得到廣泛應用，并引發(fā)了生物分離技術(shù)上的一次革命免疫磁標記的特點主要有分離速度快、效率高、可重復性好、操作簡單、不需要昂貴的儀器設備、不影響被分離細胞或其他生物材料的生物學性狀和功能。

免疫磁性微球，或稱免疫磁標記，是表面結(jié)合有單克隆抗體的磁性微球，是近年來國內(nèi)外研究比較熱門的一種新的免疫學技術(shù)它以免疫學為基礎(chǔ)，滲透到病理、生理、藥理、微生物、生化及分子遺傳學等各個領(lǐng)域，其應用口益廣泛，尤其在免疫學檢測、細胞分離、蛋白質(zhì)純化等方面取得巨大的進展現(xiàn)在國外已經(jīng)有多家公司專門生產(chǎn)磁標記產(chǎn)品，如比較著名的Dynal，Nanomag，Micromer公司等國內(nèi)生產(chǎn)該方面產(chǎn)品的公司有寧波新芝生物科技股份有限公司、杭州聯(lián)科生物技術(shù)有限公司、深圳納微生物科技有限公司等圖1是一些免疫磁標記的磁化曲線，其中，Dynal公司的M-280是目前最常用于GMR生物傳感器檢測的免疫磁標記，直徑2.8μm，具有超順磁性。

免疫磁標記技術(shù)的基本原理如下：免疫磁標記既可結(jié)合活性蛋白質(zhì)(抗體)，又可被磁鐵所吸引，經(jīng)過一定處理后，可將抗體結(jié)合在磁標記上，使之成為抗體的載體，磁標記上抗體與特異性抗原物質(zhì)結(jié)合后，則形成抗原-抗體-磁標記免疫復合物免疫磁標記的功能基團主要與蛋白質(zhì)結(jié)合，但是借助親和素-生物素系統(tǒng)，還能使免疫磁標記與非蛋白質(zhì)結(jié)合，如各種DNA，RNA分子等.從而使免疫磁標記發(fā)揮更大作用。

3 高靈敏度的GMR傳感器

目前，由實驗和理論研究所得出具有GMR效應的磁有序材料主要有四種類型：多層膜結(jié)構(gòu)、自旋閥結(jié)構(gòu)、磁性合金顆粒結(jié)構(gòu)以及顆粒-薄膜復合結(jié)構(gòu)四種結(jié)構(gòu)各有特點，而GMR生物傳感器大多采用多層膜結(jié)構(gòu)或自旋閥結(jié)構(gòu)。