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基于巨磁电阻（GMR）传感器的生物分子检测

作　者: 刘庆胜
导　师: 冯洁
学　校: 上海交通大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: GMR生物传感器超顺磁磁珠甲胎蛋白乙肝病毒基因分型
分类号: TP212.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

巨磁电阻（GMR）生物传感器是利用超顺磁磁珠标记被检测生物分子，通过传感器GMR效应检测到磁珠，从而达到对被磁珠标记生物分子检测的目的。巨磁阻生物传感器具有高信噪比，与IC工艺兼容，集成度高，多通道并行检验等优点，成为近年来国内外的研究热点。本研究旨在实现利用巨磁阻传感器对蛋白质和DNA生物分子检测的应用。主要的研究工作如下：本文首先介绍了多层膜结构GMR传感器的制作工艺、器件结构以及工作原理。在原有工艺基础上设计了一种新型结构的GMR生物传感器，以实现对低浓度生物分子的检测。利用低浓度微磁珠溶液对此器件进行了实验，得到了预期效果。甲胎球蛋白(AFP)是人类发现的第一个真正有价值的肿瘤标志物,被认为是诊断和发现原发性肝癌(HCC)的重要手段。AFP（甲胎蛋白）的检测对于肝癌早期诊断具有重要价值。本文采用免疫磁珠标记法，对被AFP进行标记。利用GMR生物传感器实现了对含有AFP（甲胎蛋白）抗原分子的样本溶液进行了定性检测。另外分别检测了含AFP三种浓度梯度的样本溶液，得到了检测结果，并对数据进行了分析。除了对蛋白质的检测，本文还利用GMR生物芯片对两种HBV病毒DNAB型和C型进行了分型实验。首先对被检测的两种DNA分别进行PCR扩增，并且用磁珠标记，产生被检测样本。在芯片表面固定不同的DNA探针类型来检测被磁珠标记的DNA样本。通过对不同区域GMR传感电阻变化值的比较，判断出了两种不同类型的HBV病毒DNA。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-23
  1.1 生物传感器概述  10-13
    1.1.1 生物传感器原理  10-12
    1.1.2 生物传感器的种类  12-13
  1.2 免疫标记技术概述  13-14
    1.2.1 免疫标记技术原理  13
    1.2.2 免疫标记技术分类  13-14
  1.3 GMR 生物传感器  14-20
    1.3.1 GMR 效应  14-17
    1.3.2 GMR 生物感器原理  17-18
    1.3.3 GMR 生物芯片的发展和现状  18-20
  参考文献  20-23
第二章 GMR 生物传感器制备及特性  23-39
  2.1 GMR 生物芯片的制备  23-29
    2.1.1 器件结构  23-24
    2.1.2 器件工艺流程  24-29
  2.2 GMR 传感器特性  29-34
    2.2.1 GMR 传感器灵敏度测量  29-31
    2.2.2 GMR 传感器的工作模式  31-34
  2.3 低浓度检测的 GMR 传感器设计  34-37
    2.3.1 器件结构  34-35
    2.3.2 器件工作原理  35-37
  参考文献  37-39
第三章基于 GMR 传感器的甲胎蛋白检测  39-48
  3.1 引言  39-40
  3.2 传感器表面生物处理  40-43
    3.2.1 生物探针的固定  40-41
    3.2.2 甲胎蛋白抗原捕获  41
    3.2.3 磁珠固定  41-43
  3.3 AFP 信号检测  43-46
    3.3.1 检测原理  43-44
    3.3.2 1ng AFP 样品检测  44-45
    3.3.3 多浓度 AFP 样品检测  45-46
  3.4 本章小结  46-47
  参考文献  47-48
第四章基于 GMR 传感器的 HBV 基因分型  48-58
  4.1 引言  48-50
  4.2 实验方法  50-54
    4.2.1 实验原理  50-51
    4.2.2 探针固定  51-52
    4.2.3 PCR 扩增  52-53
    4.2.4 杂交过程  53-54
  4.3 珠检测结果与讨论  54-57
    4.3.1 检测结果  54-56
    4.3.2 结果分析  56-57
  4.4 小结  57-58
第五章总结与展望  58-60
  5.1 论文工作的主要内容和研究结果  58
  5.2 进一步工作需要解决的问题  58-60
致谢  60-61
攻读学位期间录用、发表和投稿的学术论文目录  61

基于巨磁电阻（GMR）传感器的生物分子检测

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