磁性納米顆粒及其應(yīng)用概要課件

磁性納米顆粒及應(yīng)用

生物技術(shù)091周翠蕾0909051011磁性納米顆粒及應(yīng)用生物技術(shù)0911一、磁性納米顆粒的概述磁納米顆粒為一種處于納米級(1~100nm)的磁性材料(Fe的氧化物為主).具備量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)等.具有良好的磁導(dǎo)向性、生物相溶性和生物降解性等,可結(jié)合多種生物功能分子(酶、DNA、蛋白質(zhì)等).一、磁性納米顆粒的概述磁納米顆粒為一種處于納米級(1~102二、磁性納米顆粒的類型磁性顆粒有三種類型，即(1)20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的第一代鐵氧體顆粒主要有γ-Fe2O3、MeFe2O4（Me＝Co，Ni，Mn）和Fe3O4顆粒等。二、磁性納米顆粒的類型磁性顆粒有三種類型，即3磁性納米顆粒的類型(2)80年代出現(xiàn)的金屬型顆粒主要有Fe、Co、Ni及其合金顆粒。(3)90年代出現(xiàn)的氮化鐵顆粒。Fe-N化合物主要有FeN、Fe2N、ε-Fe3N、Fe16N2等。磁性納米顆粒的類型(2)80年代出現(xiàn)的金屬型顆粒4各種形貌的磁性納米顆粒各種形貌的磁性納米顆粒5三、納米磁性顆粒的制備常用的方法：（P107）輻射聚合法熱固化法共沉淀法三、納米磁性顆粒的制備常用的方法：（P107）6四、磁性納米顆粒的應(yīng)用在DNA分離純化中的應(yīng)用磁靶向藥物在醫(yī)學(xué)檢測、診斷中的應(yīng)用基因治療細(xì)胞分離和免疫分析磁性納米顆粒對蛋白酶的吸附及固定化四、磁性納米顆粒的應(yīng)用在DNA分離純化中的應(yīng)用71、在DNA分離純化中的應(yīng)用傳統(tǒng)的DNA分離方法，不僅需要接觸有毒試劑，而且步驟繁雜，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，難以自動(dòng)化操作。納米磁性顆粒粒子小，比表面積大，偶容量高，懸浮穩(wěn)定性好，便于各種反應(yīng)高效方便地進(jìn)行。具有順磁性，在外磁場作用下，固液相的分離十分簡單，省去離心、過濾等操作，并可在外磁場作用下定位。1、在DNA分離純化中的應(yīng)用傳統(tǒng)的DNA分離方法，不僅需要接8例:用納米粒子從各種組織中分離用于PCR的DNA:先用去垢劑溶解細(xì)胞，釋放出DNA,將DNA吸附在單分散狀態(tài)的磁性納米粒子上。吸附后的DNA通過幾步洗滌得到純化。因?yàn)镈NA沒有滲入納米磁粒子內(nèi)，而納米磁粒子也不會(huì)影響PCR擴(kuò)增，納米磁粒子/DNA復(fù)合物可直接用于PCR。例:用納米粒子從各種組織中分離用于PCR的DNA:92、磁靶向藥物用生物高分子如氨基酸、多肽、蛋白、酶等包裹生物相溶性和散單分性好的無機(jī)磁性納米顆粒,再與藥物結(jié)合制成載藥分子,在外加磁場作用下,通過磁納米顆粒的磁性導(dǎo)向性使藥物準(zhǔn)確作用于病變部位,增強(qiáng)對病變組織的靶向行,降低對正常組織細(xì)胞的傷害.2、磁靶向藥物用生物高分子如氨基酸、多肽、蛋白、酶等包裹生物10優(yōu)點(diǎn):相比其他藥物載體,磁納米顆粒粒徑比毛細(xì)血管還小1-2個(gè)數(shù)量級在外加磁場的作用下靶向能力更加優(yōu)越,定點(diǎn)滯留作用強(qiáng)載藥磁性納米顆粒對機(jī)體無毒害作用,可通過人體肝脾自然排泄通過控制磁性納米顆粒形成的細(xì)微結(jié)構(gòu)可以達(dá)到對藥物的控釋作用(P73)優(yōu)點(diǎn):113、在醫(yī)學(xué)檢測和診斷中的應(yīng)用根據(jù)肝腫瘤與正常肝組織所表現(xiàn)的MRI（磁共振成像）信號差異，以SPIO（超順磁性氧化鐵納米粒）作MRI的對比劑，可用來診斷良性肝腫瘤、惡性腫瘤及肝硬化、肝炎等疾病。也可用于心肌缺血、腦血流灌注等心腦梗阻疾病的定位和診斷。3、在醫(yī)學(xué)檢測和診斷中的應(yīng)用根據(jù)肝腫瘤與正常肝組織所表現(xiàn)的M12例:研究人員在0.6T場強(qiáng)下，對15例肝轉(zhuǎn)移瘤用AMI-25進(jìn)行增強(qiáng)掃描，結(jié)果與增強(qiáng)前的MR(陽性磁共振）圖像相比，檢出病灶的數(shù)量增加了16倍，檢出病灶的最小直徑也從增強(qiáng)前的1.5cm下降到0.3cm，效果非常明顯。例:134基因治療基因治療是現(xiàn)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一大熱點(diǎn),目的是通過將遺傳物質(zhì)導(dǎo)入細(xì)胞或組織,進(jìn)行疾病的治療.影響基因治療成功的主要原因之一是缺乏高效的基因載體。目前常用的遺傳物質(zhì)載體有2大類,病毒和脂質(zhì)體4基因治療基因治療是現(xiàn)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一大熱點(diǎn),目的是通過將遺傳14病毒載體:制備困難,裝載外源DNA有限,能誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生免疫反應(yīng)及潛在的致瘤性.脂質(zhì)體載體:聚合物顆粒大小是影響轉(zhuǎn)染效率的一大因素,制備重復(fù)性和穩(wěn)定性較差且溶酶可以使進(jìn)入細(xì)胞的脂質(zhì)體降解.磁性納米材料:直徑可達(dá)10nm以下,在外磁場作用下具有明顯的靶向性.外包生物高分子對細(xì)胞無毒.具有巨大的表面能,有多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)病毒載體:制備困難,裝載外源DNA有限,能誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生免疫反15特點(diǎn)：磁性納米材料通過磁導(dǎo)向作用解決了因靶部位載體濃度不足而引起的轉(zhuǎn)染效率問題DCIONP(一種外包葡萄糖的磁性四氧化三鐵顆粒)可以在一定PH值下,保護(hù)目的DNA不被水解是非生物材料,不會(huì)引起免疫反應(yīng)可介導(dǎo)外源基因的整和,以長期表達(dá)特點(diǎn)：磁性納米材料通過磁導(dǎo)向作用解決了因靶部位載體濃度不足而165、細(xì)胞分離和免疫分析磁性納米顆粒性能穩(wěn)定,較易制備,可與多種分子復(fù)合,使表面功能化。如果磁性表面鑲嵌具有生物活性專一性抗體,在外加磁場的作用下,利用抗原抗體的特異性結(jié)合,就可以得到免疫磁性顆粒,利用它們可快速有效的將細(xì)胞分離或進(jìn)行免疫分析。具有特異性高,分離快,重現(xiàn)性好等特點(diǎn)。5、細(xì)胞分離和免疫分析磁性納米顆粒性能穩(wěn)定,較易制備,可與176、對蛋白酶的吸附及固定化酶具有-COOH、-OH、-NH2等活性官能團(tuán),可通過物理吸附、交聯(lián)、共價(jià)偶合、包埋、鰲合等方式和磁性微球結(jié)合。具體實(shí)施法有吸附交聯(lián)法、共價(jià)結(jié)合、過渡金屬與酶的螯合、包埋法和共價(jià)鍵偶合法等。6、對蛋白酶的吸附及固定化酶具有-COOH、-OH、-18磁性納米顆粒固定化酶的優(yōu)點(diǎn)能提高酶的生物兼容性和免疫活性、親疏水性和穩(wěn)定性;易于將酶與底物或產(chǎn)物分離、操作簡單易行;可利用外部磁場控制磁性材料固定化酶的運(yùn)動(dòng)方式和方向,提高固定化酶的催化效率磁性納米顆粒固定化酶的優(yōu)點(diǎn)能提高酶的生物兼容性和免疫活性、親19Thankyou!Thankyou!20磁性納米顆粒及應(yīng)用

生物技術(shù)091周翠蕾0909051011磁性納米顆粒及應(yīng)用生物技術(shù)09121一、磁性納米顆粒的概述磁納米顆粒為一種處于納米級(1~100nm)的磁性材料(Fe的氧化物為主).具備量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)等.具有良好的磁導(dǎo)向性、生物相溶性和生物降解性等,可結(jié)合多種生物功能分子(酶、DNA、蛋白質(zhì)等).一、磁性納米顆粒的概述磁納米顆粒為一種處于納米級(1~1022二、磁性納米顆粒的類型磁性顆粒有三種類型，即(1)20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的第一代鐵氧體顆粒主要有γ-Fe2O3、MeFe2O4（Me＝Co，Ni，Mn）和Fe3O4顆粒等。二、磁性納米顆粒的類型磁性顆粒有三種類型，即23磁性納米顆粒的類型(2)80年代出現(xiàn)的金屬型顆粒主要有Fe、Co、Ni及其合金顆粒。(3)90年代出現(xiàn)的氮化鐵顆粒。Fe-N化合物主要有FeN、Fe2N、ε-Fe3N、Fe16N2等。磁性納米顆粒的類型(2)80年代出現(xiàn)的金屬型顆粒24各種形貌的磁性納米顆粒各種形貌的磁性納米顆粒25三、納米磁性顆粒的制備常用的方法：（P107）輻射聚合法熱固化法共沉淀法三、納米磁性顆粒的制備常用的方法：（P107）26四、磁性納米顆粒的應(yīng)用在DNA分離純化中的應(yīng)用磁靶向藥物在醫(yī)學(xué)檢測、診斷中的應(yīng)用基因治療細(xì)胞分離和免疫分析磁性納米顆粒對蛋白酶的吸附及固定化四、磁性納米顆粒的應(yīng)用在DNA分離純化中的應(yīng)用271、在DNA分離純化中的應(yīng)用傳統(tǒng)的DNA分離方法，不僅需要接觸有毒試劑，而且步驟繁雜，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，難以自動(dòng)化操作。納米磁性顆粒粒子小，比表面積大，偶容量高，懸浮穩(wěn)定性好，便于各種反應(yīng)高效方便地進(jìn)行。具有順磁性，在外磁場作用下，固液相的分離十分簡單，省去離心、過濾等操作，并可在外磁場作用下定位。1、在DNA分離純化中的應(yīng)用傳統(tǒng)的DNA分離方法，不僅需要接28例:用納米粒子從各種組織中分離用于PCR的DNA:先用去垢劑溶解細(xì)胞，釋放出DNA,將DNA吸附在單分散狀態(tài)的磁性納米粒子上。吸附后的DNA通過幾步洗滌得到純化。因?yàn)镈NA沒有滲入納米磁粒子內(nèi)，而納米磁粒子也不會(huì)影響PCR擴(kuò)增，納米磁粒子/DNA復(fù)合物可直接用于PCR。例:用納米粒子從各種組織中分離用于PCR的DNA:292、磁靶向藥物用生物高分子如氨基酸、多肽、蛋白、酶等包裹生物相溶性和散單分性好的無機(jī)磁性納米顆粒,再與藥物結(jié)合制成載藥分子,在外加磁場作用下,通過磁納米顆粒的磁性導(dǎo)向性使藥物準(zhǔn)確作用于病變部位,增強(qiáng)對病變組織的靶向行,降低對正常組織細(xì)胞的傷害.2、磁靶向藥物用生物高分子如氨基酸、多肽、蛋白、酶等包裹生物30優(yōu)點(diǎn):相比其他藥物載體,磁納米顆粒粒徑比毛細(xì)血管還小1-2個(gè)數(shù)量級在外加磁場的作用下靶向能力更加優(yōu)越,定點(diǎn)滯留作用強(qiáng)載藥磁性納米顆粒對機(jī)體無毒害作用,可通過人體肝脾自然排泄通過控制磁性納米顆粒形成的細(xì)微結(jié)構(gòu)可以達(dá)到對藥物的控釋作用(P73)優(yōu)點(diǎn):313、在醫(yī)學(xué)檢測和診斷中的應(yīng)用根據(jù)肝腫瘤與正常肝組織所表現(xiàn)的MRI（磁共振成像）信號差異，以SPIO（超順磁性氧化鐵納米粒）作MRI的對比劑，可用來診斷良性肝腫瘤、惡性腫瘤及肝硬化、肝炎等疾病。也可用于心肌缺血、腦血流灌注等心腦梗阻疾病的定位和診斷。3、在醫(yī)學(xué)檢測和診斷中的應(yīng)用根據(jù)肝腫瘤與正常肝組織所表現(xiàn)的M32例:研究人員在0.6T場強(qiáng)下，對15例肝轉(zhuǎn)移瘤用AMI-25進(jìn)行增強(qiáng)掃描，結(jié)果與增強(qiáng)前的MR(陽性磁共振）圖像相比，檢出病灶的數(shù)量增加了16倍，檢出病灶的最小直徑也從增強(qiáng)前的1.5cm下降到0.3cm，效果非常明顯。例:334基因治療基因治療是現(xiàn)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一大熱點(diǎn),目的是通過將遺傳物質(zhì)導(dǎo)入細(xì)胞或組織,進(jìn)行疾病的治療.影響基因治療成功的主要原因之一是缺乏高效的基因載體。目前常用的遺傳物質(zhì)載體有2大類,病毒和脂質(zhì)體4基因治療基因治療是現(xiàn)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一大熱點(diǎn),目的是通過將遺傳34病毒載體:制備困難,裝載外源DNA有限,能誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生免疫反應(yīng)及潛在的致瘤性.脂質(zhì)體載體:聚合物顆粒大小是影響轉(zhuǎn)染效率的一大因素,制備重復(fù)性和穩(wěn)定性較差且溶酶可以使進(jìn)入細(xì)胞的脂質(zhì)體降解.磁性納米材料:直徑可達(dá)10nm以下,在外磁場作用下具有明顯的靶向性.外包生物高分子對細(xì)胞無毒.具有巨大的表面能,有多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)病毒載體:制備困難,裝載外源DNA有限,能誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生免疫反35特點(diǎn)：磁性納米材料通過磁導(dǎo)向作用解決了因靶部位載體濃度不足而引起的轉(zhuǎn)染效率問題DCIONP(一種外包葡萄糖的磁性四氧化三鐵顆粒)可以在一定PH值下,保護(hù)目的DNA不被水解是非生物材料,不會(huì)引起免疫反應(yīng)可介導(dǎo)外源基因的整和,以長期表達(dá)特點(diǎn)：磁性納米材料通過磁導(dǎo)向作用解決了因靶部位載體濃度不足而365、細(xì)胞分離和免疫分析磁性納米顆粒性能穩(wěn)定,較易制備,可與多種分子復(fù)合,使表面功能化。如果磁性表面鑲嵌具有生物活性專一性抗體,在外加磁場的作用下,利用抗原抗體的特異性結(jié)合,就可以得到免疫磁性顆粒,利用它們可快速有效的將細(xì)胞分離或進(jìn)行免疫分析。具有特異性高,分離快,重現(xiàn)性好等特點(diǎn)。5、細(xì)胞分離和免疫分析磁性納米顆粒性能穩(wěn)定,較易制備,可與376、對蛋白酶的吸附及固定化酶具有-COOH、-OH、-NH2等活性官能團(tuán)