磁性納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

1、報(bào)告人：導(dǎo)師： 日期： 磁性納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1簡(jiǎn)介2在生物分離方面的應(yīng)用3在核磁共振成像（MRI）中的應(yīng)用4在靶向給藥中的應(yīng)用目錄 | CONTENT5在靶向熱療中的應(yīng)用3一、簡(jiǎn)介1.1 磁性微球結(jié)構(gòu)磁性微球結(jié)構(gòu)A.B 核殼型 C.混合型 D.多層型 磁性微球磁性微球由載體微球和配基結(jié)合而成。理想的磁性微球?yàn)榫鶆虻挠奢d體微球和配基結(jié)合而成。理想的磁性微球?yàn)榫鶆虻那蛐?、具有超順磁性及保護(hù)性殼的粒子。球形、具有超順磁性及保護(hù)性殼的粒子。主要包括：主要包括：磁性材料：金屬（Fe、Co、Ni）；鐵氧體（Fe2O3）；合金（FeCo）。 高分子材料 ： 如聚乙烯亞胺酶類(lèi)、多糖（葡聚糖、果膠等

2、）、球蛋白。功能配基：如氨基(-NH2)、羧基(-COOH)、羥基(-OH)，使其表現(xiàn)具有疏水-親水、非極性-極性、帶正電荷-帶負(fù)電荷等不同的物理性質(zhì)。4一、簡(jiǎn)介大比表面大比表面超順磁性超順磁性生物相容性生物相容性功能基特性功能基特性隨著微球的細(xì)化，其粒徑達(dá)到納米級(jí)時(shí)，其比表面激增，微球表面官能團(tuán)密度及選擇性吸附能力變大，達(dá)到吸附平衡的時(shí)間大大縮短，粒子的分散穩(wěn)定性也大大提高。在外加磁場(chǎng)作用下軟磁性高分子微球可產(chǎn)生磁性，并做定向移動(dòng)，磁場(chǎng)去出后磁性消失，由此可方便地進(jìn)行分離和磁性導(dǎo)向。納米磁性微球與多數(shù)生物高分子如多聚糖、蛋白質(zhì)等具有良好的生物相容性。在生物工程，特別是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用，具有

3、良好的生物相容性是非常重要的。磁性微球表面功能化的基團(tuán)能與生物高分子的多種活性基團(tuán)如-OH、-COOH、-NH2共價(jià)連接，可在其表面穩(wěn)定地固定生物活性物質(zhì)(如抗體、抗原、受體、酶、核酸和藥物等)。1.2 1.2 磁性微球的特性磁性微球的特性5一、簡(jiǎn)介1 1. .3 3 磁性微球磁性微球的的制備制備6一、簡(jiǎn)介7一、簡(jiǎn)介8二、在生物分離方面的應(yīng)用9二、在生物分離方面的應(yīng)用生物分子識(shí)別生物分子識(shí)別互補(bǔ)的互補(bǔ)的DNA DNA 和和RNARNA抗體和抗原抗體和抗原酶與底物、輔酶酶與底物、輔酶生物素與親和素生物素與親和素抗體與病毒、細(xì)菌、細(xì)胞表面受體抗體與病毒、細(xì)菌、細(xì)胞表面受體。10二、在生物分離方面的

4、應(yīng)用 免疫磁珠分離細(xì)胞已被廣泛應(yīng)用于人類(lèi)各種細(xì)胞的分離，如T、B淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、造血祖細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、胰島細(xì)胞 、腫瘤細(xì)胞等。2.1 2.1 細(xì)胞分離細(xì)胞分離不與非特定細(xì)胞結(jié)合不與非特定細(xì)胞結(jié)合具有靈敏的磁響應(yīng)性具有靈敏的磁響應(yīng)性在細(xì)胞分離介質(zhì)中不凝結(jié)在細(xì)胞分離介質(zhì)中不凝結(jié)應(yīng)用應(yīng)用條件條件11二、在生物分離方面的應(yīng)用2.1 2.1 細(xì)胞分離細(xì)胞分離-分類(lèi)（直接分類(lèi)（直接/ /間接法）間接法）基于磁性納米粒子的細(xì)胞親和磁性分離示意圖（A）直接分離法，黑箭頭所示；（B）間接分離法，白箭頭所示12二、在生物分離方面的應(yīng)用2.1 2.1 細(xì)胞分離細(xì)胞分離與傳統(tǒng)方法相比：與傳統(tǒng)方法相比： 磁分

5、離法操作緩和，確保生物活性成分結(jié)構(gòu)完整性; 操作簡(jiǎn)單，所有的純化步驟可在一個(gè)試管中完成;無(wú)需昂貴的離心機(jī)、色譜系統(tǒng)和超濾裝置等; 無(wú)需復(fù)雜的洗脫、去雜等精細(xì)操作步驟，產(chǎn)物濃度大; 磁分離技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)分離分析的自動(dòng)化。13二、在生物分離方面的應(yīng)用2.2 2.2 蛋白質(zhì)分離純化蛋白質(zhì)分離純化 傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)分離方法有鹽析、有機(jī)溶劑沉淀法、膜分離技術(shù)和層析技術(shù)等，改變?nèi)芤旱膒H值、介電常數(shù)、溫度或者是離子強(qiáng)度等因素。 Herdt等利用羧基修飾的吸附/解離速度快的核殼型(FeO/PPA)磁性納米顆粒與Cu-亞氨基二乙酸(IDA)共價(jià)交聯(lián)，通過(guò)Cu與組氨酸較強(qiáng)的親和能力實(shí)現(xiàn)了組氨酸標(biāo)記蛋白的選擇性分離蛋

6、白質(zhì)結(jié)合磁性微球示意圖14三、在核磁共振成像（MRI）中的應(yīng)用 磁性顆粒外部包裹著特有病毒的抗體，注射入人體進(jìn)行檢測(cè)，一旦人體內(nèi)存在這種病毒，他們將與磁性顆粒上的抗體結(jié)合形成大的顆粒團(tuán)，然后通過(guò)MRI（磁共振成像）或者NMR（核磁共振）就能發(fā)現(xiàn)病毒的位置。15四、在靶向給藥中的應(yīng)用 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，磁性納米粒子經(jīng)過(guò)表面修飾而帶有一定電荷或功能基團(tuán)，可與特異性抗體結(jié)合，作為藥物載體用于藥物的輸運(yùn)。 這種磁性載體能借助于外加磁場(chǎng)的導(dǎo)向作用，將藥物運(yùn)送到人體預(yù)定的病變部位進(jìn)行控制釋放，這樣即可以減少毒副作用，不殺死正常細(xì)胞，又可降低藥物用量，大大提高了藥物效率，因此被形象地稱(chēng)為“藥物導(dǎo)彈”技術(shù)。 靶向藥物對(duì)磁性載體粒子要求比較嚴(yán)格，如生物相容性好、可生物降解、無(wú)毒性、尺寸小、磁性強(qiáng)等。16四、在靶向給藥中的應(yīng)用 生物導(dǎo)向?qū)⑻囟ǖ目贵w結(jié)合在磁性載體表面，通過(guò)與腫瘤細(xì)胞表面的抗原性識(shí)別器發(fā)生特異性結(jié)合，使藥物準(zhǔn)確運(yùn)送到腫瘤細(xì)胞中。 相對(duì)于普通組織器官，動(dòng)物的肝臟、脾臟、腫瘤、淋巴結(jié)等對(duì)磁性納米粒子或載藥磁性納米粒子具有天然的蓄積能力，因而可起到很好的靶向效果17四、在靶向給藥中的應(yīng)用 物理導(dǎo)向利用外加磁場(chǎng)，使磁性藥物載體在病變部位富集，減小正常組織的藥物暴露，降低毒副作用，提高藥物的療效。18五、在靶向熱療中的應(yīng)用 利用磁場(chǎng)導(dǎo)向作用,將磁性納米粒子經(jīng)由腫瘤的供血?jiǎng)用}引到腫