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CN112840200A - 使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片、测量系统和测量方法 - Google Patents

使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片、测量系统和测量方法 Download PDF

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CN112840200A CN201980067784.0A CN201980067784A CN112840200A CN 112840200 A CN112840200 A CN 112840200A CN 201980067784 A CN201980067784 A CN 201980067784A CN 112840200 A CN112840200 A CN 112840200A
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Abstract

本公开涉及一种使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片、测量系统和测量方法。更具体地，本公开涉及一种基于椭圆偏振测量法的高灵敏度生物传感器技术或使用其的测量方法，该技术通过具有高消光系数的标记物和介电基板来放大椭圆偏振信号。本公开中使用的标记物和基板针对超低浓度的生物材料(例如抗体或DNA)测量布鲁斯特角位移和椭圆偏振测量角。

Description

使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯 片、测量系统和测量方法
技术领域
本公开涉及一种使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片、测量系统和测量方法。更具体地，本公开涉及一种通过具有高消光系数的标记物和介电基板来放大椭圆偏振信号的技术和使用其的测量方法。本公开中使用的标记物和基板针对超低浓度的生物材料(例如抗体或DNA)测量布鲁斯特角位移和椭圆偏振测量角。
背景技术
椭圆偏振测量法测量从基板表面反射的反射光的偏振状态，并分析测量值以发现基板的厚度或光学性质。在半导体工业的纳米薄膜制造工艺中，这种测量技术用于评估纳米级薄膜的各种厚度和性质。此外，生物工业持续努力将这种技术应用于生物材料(如蛋白质、DNA、病毒和新药)的界面分析中。
通常，椭圆偏振仪可以测量nm程度的薄膜厚度，但是由于测量灵敏度不足以达到低分子或超低浓度生物材料分析所要求的程度(即0.1nm以下)，因此测量值的可靠性不佳。为了改善这一点，使用了一种采用单波长光源测量对基板厚度变化敏感的布鲁斯特角处的椭圆偏振信号的方法。在布鲁斯特角，折射率不会随基板厚度的变化而变化，从而能够利用生物材料来灵敏地测量椭圆偏振信号，而不受周围环境(例如温度)的影响。此外，可以使用大尺寸的标记物来放大生物反应的椭圆偏振信号，从而通过增加生物传感器芯片表面的厚度变化来改进灵敏度测量。
表面等离子体激元共振(以下称为“SPR”)是一种当金属表面上存在的电子被光波激发时吸收光能、然后沿表面的纵向方向(法向)发生集体振荡的现象。利用该现象的SPR传感器能够进行实时监视，并通过使用标记物进行信号放大而用于疾病诊断或新药探索。通常，通过在玻璃基板上沉积数十纳米的金薄膜来制造SPR传感器芯片，并且当生物材料结合到该金薄膜的表面上时，改变共振角和折射率来获得结合动态特征或定量分析。但是，由于缓冲溶液的折射率变化直接影响共振角的偏移，因此难以测量低分子或超低浓度生物材料。为了纠正这一点，需要昂贵的额外设备和高度分析算法。
局部表面等离子体激元共振(LSPR)现象可用于使用标记物的SPR信号放大方法中。这是一种将标记物(例如金纳米颗粒)和光结合以增加测量信号的技术。然而，用于生物反应的信号在距纳米标记物表面超出一定距离范围(200nm以内)时会随距离而减小，因此导致生物材料测量中的局限性。此外，即使将金属颗粒用作标记物，金属颗粒尺寸增加后的效果也是放大信号的主要因素。
如上所述，对传感器表面的质量变化敏感的生物传感器(例如，SPR传感器、椭圆偏振仪)主要使用标记物的尺寸作为信号放大方法。但是，由于空间位阻现象(其中生物材料的结合反应性被标记物的尺寸抑制)，在测量和信号放大方面存在局限。
使用现有酶标记物(例如辣根过氧化物酶HRP)的信号放大的方法可以增加与底物溶液(底物)发生酶反应时生物材料的测量信号。但是，需要额外注入底物溶液(底物)以引起酶反应，并且该反应的半衰期可能因酶的储存条件(例如温度、储存时间)而缩短，从而降低了生物传感器的再现性。
荧光标记物比酶更稳定，允许将大量荧光材料与检测材料(例如检测抗体)结合在一起，从而增加测量信号。然而，当荧光材料之间的距离接近时，会发生由光产生的荧光能量的猝灭效应，从而导致荧光信号减小。
当使用纳米颗粒作为标记物时，在质量传感器(例如表面等离子体激元共振(SPR)和石英晶体微量天平(QCM))中可以利用标记物的尺寸来放大测量信号。然而，随着纳米颗粒的尺寸增加，在生物结合反应过程中引起空间位阻现象，因此反应效率可能降低。
此外，在特定纳米颗粒(例如金纳米颗粒)的表面上发生的局部表面等离子体激元共振(LSPR)现象中，纳米颗粒与光结合来增加测量信号，但是超出预定距离范围的生物反应会降低取决于距离的测量信号，因此这可能会限制生物材料的高灵敏度测量。
为了克服上述信号放大方法的局限性，在本公开中，通过使用高消光系数标记物和生物材料与介电基板的传感器芯片结合来诱导高反射率变化，由此放大椭圆偏振信号。
发明内容
解决的问题
因此，本公开旨在解决上述现有问题。根据本公开的一个实施方式，作为放大生物材料的椭圆偏振生物传感器的测量信号的技术，提供了一种利用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，以解决使用现有标记(例如酶、荧光、纳米颗粒)的信号产生方法的技术限制。
根据本公开的一个实施方式，提供了一种使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，其中通过使用高消光系数标记物和介电基板针对基板表面上的生物反应测量椭圆偏振信号，可以最大化测量灵敏度；在介电基板上的生物薄膜厚度发生变化的情况下，椭圆偏振信号的变化会非常轻微地出现，而在将高消光系数标记物附着至生物材料上的情况下，布鲁斯特角位移因高反射率变化而明显出现；测量由附着有高消光系数标记物的生物材料在介电基板中的结合引起的布鲁斯特角位移或椭圆偏振测量角，以获得超灵敏的生物材料结合特性。
根据本公开的实施方式，提供了一种使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，其中，与利用标记物尺寸的常规椭圆偏振测量法相比，生物材料分析更大地放大了椭圆偏振信号，从而灵敏地检测生物结合反应之间的特异性反应(例如抗原-抗体)；并测量由标记物引起的高折射率，从而使取决于标记物尺寸的空间位阻现象最小化，由此使反应效率最大化。
根据本公开的实施方式，提供了一种使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，其中消光系数的折射率变化所致的布鲁斯特角位移比标记物的质量变化所导致的更大，因此比常规的SPR测量高数十倍有效地进行放大。
根据本公开的实施方式，提供一种使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，其中，通过使用传感器基板和标记物的矿物性(minerality)来进行测量生物材料的生物传感器的信号放大，由此诱导高灵敏度和高精度的分析；特别而言，与介电基板结合的高消光系数标记物的量的微小差异(<0.1nm)会改变信号，从而在寻找生物材料新药或以非常痕量存在的超低分子材料时最大化了信号放大效果。
根据本公开的实施方式，提供了一种使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，其中在医学、环境、食品等各个领域中检测分析物的生物传感器放大了测量信号，从而提高分析性能，例如灵敏度、准确度、精度等；椭圆偏振生物传感器的测量信号增加了约50-100倍，以灵敏地检测体内以超低浓度存在的生物标志物，从而诊断早期疾病或监测术后预后；精确地监控新的超低分子药物的生化反应，从而将寻找新药所消耗的昂贵样本的数量最小化；本公开的测量目的是通过使用介电基板和高消光系数标记物的椭圆偏振技术，针对各种分析物(例如通过环境和食物引起感染的细菌和病毒，有毒化学物质，以及蛋白和细胞，和例如基因等生物材料)放大生物传感器的测量信号。
同时，本公开中要实现的技术方案不限于上述技术方案，并且从以下说明中本公开所属领域的技术人员将清楚地理解未提及的其他技术方案。
技术方案
根据本公开的第一方面，提供了一种使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片，其中，该生物传感器芯片可以包括：介电基板，入射光以特定的入射角落在所述介电基板上然后被反射；固定在所述基板上的分析物部分；标记物，其与所述分析物部分结合并放大椭圆偏振信号。
根据本公开的另一方面，在特定波长区域的光中，所述标记物的消光系数可以是特定值以上。
根据本公开的另一方面，所述特定值(k)可以是1,000。
根据本公开的另一方面，在所述分析物部分中，介电基板的表面可以被官能化为自组装薄膜，并且可以固定有捕获抗体，并且包括待附着于标记物的检测抗体，和在检测抗体和捕获抗体之间结合的作为分析目标物的生物结合材料。
根据本公开的另一方面，所述生物结合材料可以包括蛋白质、DNA、RNA、细胞、肽或细菌。
根据本公开的第二方面，提供了一种使用高消光系数标记物和介电基板的测量系统，其中，所述测量系统可以包括：产生偏振光的偏振产生部分；本公开第一方面的生物传感器芯片，在所述偏振产生部分中产生的偏振光以特定的入射角落在所述生物传感器芯片上；和偏振检测部分，其测量被所述生物传感器芯片反射的反射光的偏振信号。
根据本公开的另一方面，入射角可以是相对于介电基板的布鲁斯特角。
根据本公开的另一方面，入射角可以是介电基板的psi值与标记物的psi值之间的最大差。
根据本公开的另一方面，偏振产生部分可以包括光源和偏振器。
根据本公开的另一方面，偏振检测部分可以包括分析器和光检测器和运算处理单元。
根据本公开的第三方面，提供一种使用第二方面的使用高消光系数标记物和介电基板的测量系统的测量方法，其中，使用高消光系数标记物和介电基板的所述方法可以包括以下步骤：在偏振产生部分中产生偏振光；通过固定在附着于介电基板的分析物上的标记物来放大信号；通过使从生物传感器芯片反射的反射光落在偏振检测部分上来测量偏振信号。
根据本公开的另一方面，在特定波长区域的光中，所述标记物的消光系数K可以是1.000以上。
根据本公开的另一方面，介电基板的表面可以被官能化为自组装薄膜，并且可以固定有捕获抗体，并且包括待附着于标记物的检测抗体，和在检测抗体和捕获抗体之间结合的作为分析目标物的生物结合材料。
本发明的有益效果
本公开的实施方式的使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，作为用于放大生物材料的椭圆偏振生物传感器的测量信号的技术，用来解决使用现有的标记物(例如酶、荧光、纳米颗粒)的信号产生方法的技术局限性。
本公开的实施方式的使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术能够：使用高消光系数标记物和介电基板，测量针对基板表面上的生物反应的椭圆偏振信号，从而最大化测量灵敏度；在介电基板上的生物薄膜厚度发生变化的情况下，显现出非常轻微的椭圆偏振信号变化，而在将高消光系数标记物附着到生物材料上的情况下，使得高反射率的变化显著引起布鲁斯特角位移；测量由附着的生物材料与介电基板中的高消光系数标记物的结合引起的布鲁斯特角位移或椭圆偏振测量角，以获得超灵敏的生物材料结合特性。
根据使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术能够比使用标记物尺寸的常规椭圆偏振测量法将生物材料分析得到的椭圆偏振信号放大得更多，从而灵敏地检测生物结合反应之间的特异性反应(例如抗原-抗体)；并测量由标记物引起的高折射率，以使取决于标记物尺寸的空间位阻现最小化象，从而使反应效率最大化。
根据使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术能够使消光系数的折射率变化所致的布鲁斯特角位移比标记物的质量变化所导致的更大，从而比常规的SPR测量高数十倍有效地进行放大。
根据使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术能够通过利用传感器基板和标记物的矿物性来进行测量生物材料的生物传感器的信号放大，由此诱导高灵敏度和高精度的分析；特别而言，与介电基板结合的高消光系数标记物的量的微小差异(<0.1nm)会改变信号，从而在寻找生物材料新药或以非常痕量存在的超低分子材料时最大化了信号放大效果。
根据使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术，使用高消光系数标记物和介电基板的椭圆偏振生物传感器技术能够利用在医学、环境、食品等各个领域中检测分析物的生物传感器放大测量信号，从而提高分析性能，例如灵敏度、准确度、精度等；使椭圆偏振生物传感器的测量信号增加约50-100倍，以灵敏地检测体内以超低浓度存在的生物标志物，从而诊断早期疾病或监测术后预后；精确监控新的超低分子药物的生化反应，从而使寻找新药所消耗的昂贵样本的数量最小化；按照本公开的测量目的，通过使用介电基板和高消光系数标记物的椭圆偏振技术，针对各种分析物(例如通过环境和食物引起感染的细菌和病毒，有毒化学物质，以及蛋白和细胞，和例如基因等生物材料)放大生物传感器的测量信号。
同时，从本公开获得的效果不限于上述效果，并且本公开所属领域的技术人员将从以下描述中清楚地理解未提及的其他效果。
附图说明
通过参考附图将更好地理解本公开的特征和优点的重要性。然而应当理解，附图仅旨在用于说明性目的，并且不界定对本公开的限制。
图1是本公开的一个实施方式的使用生物传感器的测量系统的块视图。
图2是使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片的示意图。
图3是示出本公开的一个实施方式的通过标记物进行椭圆偏振信号放大的图。
图4和图5是示出根据本公开实施方式的高消光系数标记物的选择标准而分类的候选材料的折射率和消光系数的表。
图6是示出当采用介电基板和Ru标记物时椭圆偏振信号放大的图。
图7是示出根据本公开的实施方式的标记物类型的介电基板的信号、标记物的信号以及信号放大的大小的表。
图8是示出根据本公开实施方式的标记物类型的椭圆偏振信号放大的图。
图9和图10示出了根据在特定波长区域中具有低消光系数的标记物(例如SiO2)的厚度的椭圆偏振信号的比较，以确认本公开实施方式的信号放大效果。
具体实施方式
通过以下优选实施方式并与附图结合，将容易地理解上文所述的本公开的各方面、其他方面、特征和优点。然而，本公开不限于本文中描述的实施方式，并且可以以其他形式来实施。相反，提供本文描述的实施方式是为了使本公开透彻和完整，并使本公开所属领域的普通技术人员理解本公开的精神。
在本说明书中，当提到一个组成要素存在于另一组成要素上时，意味着其可以直接形成在该组成要素上或者在它们之间可以设置第三组成要素。此外，在附图中，可能夸大组成要素的厚度以有效地描述技术内容。
将参考本公开的理想示例性附图，即截面图和/或俯视图，来解释本说明书中描述的实施方式。在附图中，为了有效地解释技术内容，夸大了膜和区域的厚度。因此，可以根据制造技术和误差容限来修改示例性视图的形式。因此，本公开的实施方式不限于在此示出的特定形式，而是包括由制造过程导致的形式的改变。例如，描绘为直角的区域可以是圆形的或具有预定曲率的形式。因此，附图中示出的区域具有特性，并且其形式例示了要素的区域的特定形式，但是不限制本发明的范围。在本公开的各种实施方式中，术语“第一”、“第二”等用于描述各组成要素，但是这些组成要素不应限于这些术语。这些术语仅用于将一个组成要素与另一个区分开，权利范围不应受到这些术语的限制。本文描述和示例的实施方式包括其补充实施方式。
本说明书中使用的术语是为了描述实施方式而不是限制本公开。在本说明书中，单数形式应理解为包括复数形式的表述，除非在上下文中另有明确定义。说明书中使用的术语“包含”和/或“包括”并不排除存在或添加一个或多个其他组成要素的可能性。
在下文中，将参考各种具体细节阐述具体实施方式，从而详细描述本公开并促进对其的理解。然而，本领域普通技术人员可以理解，可以在没有这些各种具体细节的情况下使用本公开。在某些情况下，预先提到的是，为了避免由于解释而引起的混淆，没有描述本公开中的通常已知但与本公开不高度相关的部分。
在下文中，本公开的实施方式的使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度测量系统100被配置为包括使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片20。
首先，图1是本公开的一个实施方式的使用生物传感器20的测量系统100的块视图。如图1所示，本公开的测量系统100被配置为包括产生偏振光的偏振产生部分10、生物传感器芯片20(在偏振产生部分10中产生的偏振光以特定入射角落在生物传感器芯片20上，并且生物传感器芯片20放大椭圆偏振信号)、偏振检测部分30(偏振检测部分30测量从生物传感器芯片20反射的反射光的偏振信号)。即，本公开的该实施方式涉及使用介电基板21和高消光系数标记物来进行椭圆偏振生物传感器的信号放大的技术。为了实现这一点，使用了由光源11和偏振器12构成的单波长椭圆偏振仪、样品和分析器21。
本公开的实施方式的椭圆偏振产生部分10产生偏振光，并且可以具有光源11和偏振器12。
光源11可以包括发出红外线、可见光或紫外线波段的单色光或白光的各种灯；半导体激光二极管(LD)，其包括发光二极管(LED)、固体激光器、液体激光器、气体激光器和激光二极管；等等。此外，光源11可以具有能够根据光学系统的结构改变波长变量的结构。偏振器12可以被配置为可旋转，或者可以进一步具有其他偏振调制手段。
偏振检测部分30测量从生物传感器芯片20反射的反射光的椭圆偏振信号。即，接收反射光并检测其偏振变化。偏振检测部分30包括分析器31和测量部分32，并且测量部分32可以包括光电检测器和运算处理单元。此外，
分析器31对应于偏振器12，并且具有用于使反射光再次偏振的偏振板，从而控制反射光的偏振度或偏振面的方向。分析器31被配置为根据光学系统的结构可旋转，或者可以进一步具有偏振调制元件，该偏振调制元件能够执行诸如偏振物质的相位变换和相位抵消等功能。
光检测器检测偏振的反射光以获得光学数据，并将其转换为电信号，其中光学数据包括有关反射光中的偏振状态变化的信息。作为光检测器，使用CCD(电荷耦合器件)固态图像拾取元件、光电倍增管(PMT)或硅光电二极管。
运算处理单元从光检测器获得电信号并计算出测量值。反射率测量方法和使用椭圆偏振测量法的预定分析程序安装在运算处理单元中，因此运算处理单元提取并分析已转换为电信号的光学数据，从而计算出测量值，例如样品的吸附浓度、吸附层的厚度、吸附常数、解离常数、折射率等。优选的是，运算处理单元通过获得相对于椭圆偏振相位差的椭圆偏振常数Ψ、Δ来求出测量值，以提高测量灵敏度。
图2是使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片20的示意图。图3是示出本公开的实施方式的利用标记物26放大椭圆偏振信号的图。即，图2是椭圆偏振信号放大的技术透视图。将理解的是，介电基板21和高消光系数标记物26用于放大椭圆偏振生物传感器芯片20的椭圆偏振信号。
本公开的实施方式的生物传感器芯片20使用介电基板21，并且通过将生物结合材料(例如捕获抗体，介电材料)固定在其表面上来制造。生物样品内的分析物与固定在传感器表面上的生物结合材料发生反应并与之结合，高消光系数标记物26附着在检测材料23(例如检测抗体，介电材料)上，从而对分析物产生高椭圆偏振信号。
标记物26使用在特定波长区域的光中具有高消光系数(k>1.0000)的标记物。此外，激光落在介电基板21上的角度基本上采用针对介电基板21的布鲁斯特角，并且可以定义为显示出介电基板21的psi值与标记物26的psi值之间的最大差的特定入射角。
如图2所示，本公开实施方式的使用高消光标记物26和介电基板21的高灵敏度生物传感器芯片20被配置为包括：介电基板21，入射光以特定的入射角落在该介电基板21上然后被反射；分析物部分22，其固定在基板21上；标记物26，其与分析物部分22结合并放大椭圆偏振信号。
在本公开实施方式的分析物部分22中，介电基板21的表面被官能化为自组装薄膜，并且固定有捕获抗体25，并且包括待附着至标记物26的检测抗体23，和在检测抗体23和捕获抗体25之间结合的作为分析目标物的生物结合材料24。生物结合材料24可以包括蛋白质、DNA、RNA、细胞、肽或细菌等。
换言之，如图2所示，介电基板21的表面被官能化为自组装薄膜并固定有捕获抗体25。检测抗体23附着至高消光系数标记物26以引导靶材料的夹心式结合反应。形成在介电基板21上的高消光系数标记物26基于特定入射角(例如布鲁斯特角)引起高折射率变化，从而放大椭圆偏振信号(psi,Ψ)。
标记物26的消光系数在特定波长区域的光中为特定值以上。在本公开的实施方式中，该特定值(k)落入1.000。
图4和图5是示出根据本公开实施方式的高消光系数标记物的选择标准而分类的候选材料的折射率和消光系数的表。
即，图4和图5提供了具有高消光系数(k)的标记物26的选择标准。在本公开的实施方式中，标记物26的针对特定波长(532nm)的矿物性被分类为包括折射率和消光系数的复数折射率。特别地，基于消光系数k>1.000来选择标记物26。每种标记物候选材料根据光源11的波长具有不同的消光系数，但是标记物26的消光系数选择标准在不同波长的光源11下相同。
图6是示出当采用介电基板21和Ru标记物26时的椭圆偏振信号放大的图。图7是示出根据本公开的实施方式的标记物26的类型的介电基板的信号、标记物26的信号以及信号放大的大小的表。此外，图8是示出根据本公开实施方式的标记物26的类型的椭圆偏振信号放大的图。
即，在图6中，根据本公开，作为在高消光系数标记物26与介电基板21结合时时出现的信号放大大小的预测的psi值0.1nm，在特定入射角(例如入射角45度)下，使用与介电基板21一起引起高折射率变化的高消光系数标记物26的矿物性，而不是凭借标记物26的尺寸来放大信号。椭圆偏振信号被大大放大，甚至在纳米或更小的尺寸也是如此。这使得信号放大是具有硅膜的硅标记物26的0.1nm的100倍。
图9和图10示出了根据在特定波长区域中具有低消光系数的标记物(例如SiO2)的厚度的椭圆偏振信号的比较，以确认本公开实施方式的信号放大效果。结果，如图9和10所示，可以意识到仅在低消光系数标记物与传感器表面结合到2nm以上时，椭圆偏振信号才增加0.5000psi以上。可以看出，所获得的椭圆偏振信号比本公开实施方式中提供的高消光系数标记物26低100倍。
另外，如上所述的装置和方法可以不限于上述实施方式的构造和方法来应用，而是可以构造成每个实施方式的全部或部分的组合以实现各种修改。

Claims (13)

1.一种使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片，其中，
该生物传感器芯片包括：
介电基板，入射光以特定的入射角落在所述介电基板上然后被反射；
固定在所述基板上的分析物部分；和
标记物，所述标记物与所述分析物部分结合并放大椭圆偏振信号。
2.如权利要求1所述的使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片，其中，
在特定波长区域的光中，所述标记物的消光系数为特定值以上。
3.如权利要求2所述的使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片，其中，
所述特定值(k)是1,000。
4.如权利要求3所述的使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片，其中，
在所述分析物部分中，
所述介电基板的表面被官能化为自组装薄膜，并且固定有捕获抗体，并且
包括待附着于标记物的检测抗体，和在所述检测抗体和所述捕获抗体之间结合的作为分析目标物的生物结合材料。
5.如权利要求4所述的使用高消光系数标记物和介电基板的高灵敏度生物传感器芯片，其中，
所述生物结合材料包括蛋白质、DNA、RNA、细胞、肽或细菌。
6.一种使用高消光系数标记物和介电基板的测量系统，其中，
所述测量系统包括：
产生偏振光的偏振产生部分；
权利要求1至5中任一项所述的生物传感器芯片，在偏振产生部分中产生的偏振光以特定的入射角落在所述生物传感器芯片上；和
偏振检测部分，其测量从所述生物传感器芯片反射的反射光的偏振信号。
7.如权利要求6所述的使用高消光系数标记物和介电基板的测量系统，其中，
所述入射角是相对于所述介电基板的布鲁斯特角。
8.如权利要求6所述的使用高消光系数标记物和介电基板的测量系统，其中，
所述入射角是所述介电基板的psi值与所述标记物的psi值之间的最大差。
9.如权利要求6所述的使用高消光系数标记物和介电基板的测量系统，其中，
所述偏振产生部分包括光源和偏振器。
10.如权利要求6所述的使用高消光系数标记物和介电基板的测量系统，其中，
所述偏振检测部分包括分析器和光检测器和运算处理单元。
11.一种使用权利要求6所述的使用高消光系数标记物和介电基板的测量系统的测量方法，其中，
使用高消光系数标记物和介电基板的所述方法包括以下步骤：
在偏振产生部分中产生偏振光；
在所述偏振产生部分中产生的偏振光以特定入射角入射在生物传感器芯片上；
通过固定在附着于介电基板的分析物上的标记物来放大信号；和
通过使从生物传感器芯片反射的反射光落在偏振检测部分上来测量偏振信号。
12.如权利要求11所述的使用高消光系数标记物和介电基板的方法，其中，
在特定波长区域的光中，所述标记物的消光系数K是1.000以上。
13.如权利要求12所述的使用高消光系数标记物和介电基板的方法，其中，
所述介电基板的表面被官能化为自组装薄膜，并且固定有捕获抗体，并且包括待附着于所述标记物的检测抗体，和在所述检测抗体和所述捕获抗体之间结合的作为分析目标物的生物结合材料。
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