中文名：磁敏免疫分析

磁敏免疫分析技术硬件构成上讲，包括以下两大部分：

a. 试剂盒（免疫反应室），由免疫学反应腔、基于GMR阵列构成的生物芯片、信号输出接口电路构成。从检测系统上划分，属于信号生成单元；

b. 信号检测器，由主控电脑、信号采集电路、信号分析软件、屏幕及打印输出等单元模块构成。从检测系统上划分，属于信号检出单元。

试剂盒的信号生成过程分解如下：

a. 注入待测样本，样本流经固化于GMR芯片表面针对待测抗原修饰的特异性抗体涂层；

b. 样本中的待测抗原与芯片涂层进行特异性结合；

c. 注入表面经特异性抗体修饰的纳米免疫磁珠，磁珠与待测抗原特异性结合；

d. 清洗，彻底剔除未经免疫学反应的剩余磁珠及样本残余物；

经过上述4步，目标磁珠已经固化于GMR芯片表面了，芯片是通过什么原理定量感应磁珠呢？

这就涉及到GMR的巨磁阻效应了，该效应即为磁敏免疫分析技术的的核心原理：

简单地说，巨磁阻效应就是GMR的电阻会随着外加磁场的变化而剧烈变化。巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。 这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。上下两层为铁磁材料，中间夹层是非铁磁材料。铁磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁场控制的，因而较小的磁场也可以得到较大电阻变化的材料。

免疫反应后结合在GMR芯片表面的磁珠，会改变GMR芯片表面的磁场强度，在巨磁阻效应下，通过检测仪器检出GMR电阻的变化量，便可映射出磁珠的数量，从而定量解析出目标抗体的含量。

a. 检测传感器工作机理：

与传统的放射免疫分析、酶联免疫分析、荧光免疫分析、胶体金免疫分析、化学发光免疫分析等技术相比，传统免疫技术从物理测量学上宏观理解，传感器应用的都是光电效应，磁敏免疫技术的传感器独辟蹊径地应用了巨磁阻效应。

b. 检测检测传感器与示踪物的空间关系：

传统基于光电效应的免疫分析技术中，传感器与示踪物之间均有空间距离，需要进行精确的出厂设置和日常维护才可保证测量的准确性和稳定性，各部件要求有较高的机械鲁棒性；而对于磁敏免疫技术，示踪物与传感器表面零距离固相结合，无需相对位置校准环节。

a. 抗干扰能力强：信号拾取不受样本中的纤维、溶血、气泡、脂浊、等杂质干扰，以及光波带通滤波器带宽极限、反射、衍射等光学干扰；而传统免疫分析技术受此影响；

b. 免样本机械定位：由于磁珠平铺于GMR传感器表面，形成天然定位，不受人工操作及自动化机械误差影响；而传统免疫学中采用的光学测量受此影响严重，需出厂调校与定期维护。

c. 易于扩展：磁敏免疫中的单个GMR传感器半径为微米级，属于多层薄膜集成电路加工工艺，极小面积内可集成大量独立传感器，便于实现单项分子靶标的多位点复测，或实现多项分子靶标的同时检测；传统免疫分析技术由于光学组件体积限制，或样本反应腔体机械尺寸限制，较难实现多位点同时检测，即使有多点位检测，也是通过机械位移实现的序列化分时检测。

美国海军实验室于1998年率先提出利用GMR效应和免疫磁标记实现GMR生物传感器的设想，他们通过测量DNA、抗原-抗体、施体和受体等实验，证明了GMR传感器在生物检测领域应用的可行性，拉开了磁敏免疫分析技术的序幕。

除了美国海军实验室外，美国NVE公司，美国斯坦福大学、德国比勒非尔德大学、葡萄牙里斯本大学等也对GMR生物传感器应用于磁敏免疫分析展开研究；在国内，对GMR生物传感器和磁敏免疫分析展开研究的有中国科学院、清华大学、电子科技大学等。

磁敏免疫分析集生物技术、半导体技术、磁性薄膜技术以及微弱信号检测技术于一身，通过对免疫磁标记的检测，可精确判定待检试液的成分及所含成分的浓度等情况，是新型传感器在生物检测领域的一次成功创新。由于它具有灵敏度高、分辨力强、价格低廉、设备小型化及测量过程自动化程度高等诸多优点，在生命科学、医学及国防等领域的应用潜力巨大。

世界首款基于GMR生物传感器的磁敏免疫分系统 m16 已于2015年诞生，奠定了磁敏免疫分析技术从基础研究阶段成功迈向商业化、实用化阶段的里程碑。 m16 磁敏免疫分析系统是集生物芯片技术、微流控技术、双抗夹心技术、纳米材料与技术、临床免疫学、电磁学、电子学、机械工程学、软件工程学等于一体，基于POCT概念系统集成的一款高端临床免疫分析系统。随着该系统检测精度高、检测范围宽、抗干扰能力强、操作使用方便、免维护的特性被市场认可，必将进一步推动磁敏免疫分析技术的深入发展与广泛应用。