磁性微粒及其在生物医药领域的应用

磁性微粒及其在生物医药领域的应用
李淑娟
(延安大学西安创新学院医学系，陕西西安710100)
摘要：磁性微粒具有超顺磁性、较高的比表面积、可修饰功能基团等特性。

因此，将抗原／抗体、酶、核酸／寡核苷酸、小分子药物等固定在其表面，可用于生物医学研究领域。

关键词：磁性微粒：生物医药：应用。

磁性微粒是指磁性纳米粒子与无机或有机分子结合形成的
可均匀分散于一定基液中具有高度稳定性的胶态复合材料。

由
于磁性微粒具有磁响应性，成本低、能耗少、无污染等特点，人们
在磁性微粒表面或通过磁性微粒表面的功能基团(如氨基、羧基、巯基、环氧乙烷等)将酶、抗体、寡核苷酸等生物活性物质进
行固定，可进一步用于酶的固定化【11、靶向药物载体12J、细胞分选删、免疫检测|4J及蛋白与核酸的分离纯化、杂交检测等领域纠。

1磁性微粒的特征
首先，磁性微粒具有超顺磁性，遵循库仑定律，可以被外界
磁场所调控，进而保证了磁性微粒在外加磁场中反复操作而不
改变其磁学性质，使其在下游得到了更好的应用；其次，磁性微
粒具有表面效应，随着粒径的减小，其比表面积迅速增加，微粒
表面吸附能力也随之增强，从而使其表面生物活性物质固定量
大幅度提高；再次，磁性微粒具有表面可修饰性，其表面可引入
氨基、羧基、巯基等功能基团或功能化后与特定无机物质如胶体金、量子点等复合，然后通过共价或物理吸附作用将酶、抗体、细胞、核酸及寡核苷酸等固定在表面，进而应用于生物和医学研究
领域；另外，磁性微粒还具有生物相容性及可降解性，因而作为
磁共振成像(M砌)和结合外加磁场的靶向给药系统已经在临床
诊断和治疗中得到了较好的应用州。

2磁性微粒的种类．
磁性微粒的核心组成是纳米磁性粒子(包括铁的氧化物、金
属铁、钻、镍及正铁酸盐等)，也称磁流体。

将磁流体与其它性质
材料的基质相互作用，便形成磁性复合微粒(简称磁性微粒、磁
性微球、磁珠等)。

磁性微粒分类方法很多，按其结构不同，可分
为简单结构、核壳结构、夹心结构；磁性微粒的核心组成一磁流
体为纳米无机材料，按照与其复合的材料组成不同，可分为无机
／有机磁性微粒和无机，无机磁性微粒。

其中无机，有机磁性微
粒是通过生物或合成高分子物质及其它有机试剂对磁流体进行
包覆或修饰而得到，如葡聚糖磁性微粒、磁性脂质体微粒等；而
无机，无机磁性微粒则是通过磁流体与金、二氧化硅、量子点等
无机物复合制得，如磁性二氧化硅微粒、金磁微粒、载有量子点
的磁性微粒等。

3磁性微粒在生物医学领域中的应用
3．1磁性微粒在免疫学检测中的应用
传统的免疫学检测多以酶标板为固相载体，并且对抗原、抗
体的检测在灵敏度、检测时间等方面得到了改善。

以磁性微粒替
代酶标板作为载体，包被在磁性微粒表面的抗体(或抗原)可与
样品中特异性抗原(或抗体)结合，形成抗原一抗体复合物，在外
加磁场作用下，使固定在磁性微粒表面的抗原一抗体复合物与
其它物质分离，在经过下步标记物质(酶、荧光、化学发光)等物
质的引入后，完成免疫学检测过程。

悬浮性磁性微粒具有较高的
比表面积，能够更为充分地与样品反应，加之外加磁场的灵活应用，因而具有灵敏度高、检测速度快、重复性好等优点，目前已被
2008年第10期
11广泛应用于生物医学检测领域。

3．2磁性微粒用于核酸纯化
传统的核酸分离技术有密度梯度超速离心技术、层析法及化学试剂提取方法等，这些方法步骤繁琐、费时且收率低。

目前磁性微粒已被成功用于核酸的分离与纯化。

通过D N A的电荷性质和表面吸附特性，可将D N A与样品中的蛋白质等物质分离开来，整个过程仅需样品裂解、D N A结合、磁性微粒清洗、样品洗脱等四个关键步骤。

基于碱基配对原则，通过偶联在磁性微粒表面0b西州田与m R N A的pol y—A尾巴的相互作用，也可将生物样品中的m R N A进行纯化。

基于磁性微粒的核酸纯化方法简单、快速、选择性高，受到研究者的关注和欢迎。

3．3磁性微粒用于蛋白纯化“以磁性微球为固相介质对蛋白质进行提纯是一项新兴的蛋白质分离技术。

目前已经成功地对溶胞产物、血浆、原生质和腹水中的各种蛋白质进行了分离和纯化I“。

传统的蛋白质分离方法如盐析、有机溶剂沉淀法、膜分离技术、离子交换技术和层析技术等，通过改变pH值、温度、离子强度、介电常数等因素来达到分离的目的，分离过程繁杂．而且目标蛋白质的损失大。

而蛋白质的磁分离是通过对磁性微球表面的改性，共价结合上能被目标蛋白质识别和可逆结合的配基，然后进行目标蛋白质的分离。

在磁分离过程中，将磁性微球直接放人含有目标蛋白质的混合溶液中，目标蛋白质与磁性微球紧密结合，然后利用外部磁场进行离。

整个分离过程因不需对混合溶液的pH值、温度、离子强度和介电常数进行调整，从而避免了传统分离过程中蛋白质的损失。

与传统分离方法比较，蛋白质的磁分离技术具有快速、高纯、高收率等优点。

3．4磁性微粒用于细胞分选
用免疫磁珠做细胞分选(M A C s)是高效简捷的免疫细胞及其它细胞的分离纯化方法。

原理是已包被一抗的磁珠与细胞表面相应分子特异性结合，或者已包被二抗(羊抗小鼠或羊抗大鼠)的磁珠与预先已与细胞表面分子特异结合的一抗结合。

磁珠携带与之结合的细胞吸附于分离柱，试管上，实现阳性细胞分离或阴性细胞的分离。

纳微米磁性微粒用于分离纯化表面具有特定抗原的单一细胞、展现令人瞩目的应用前剥珂。

3．5磁性微粒用于酶的固定化
固定化酶是指将具有生物活性的酶分子以物理或化学方法固定在有机或无机载体表面，形成不溶于水具有酶活性的酶一载体复合物凹。

与固定化材料相比。

磁性微球固定化酶具有以下几个优点：(1)利用外部磁场可以控制磁性材料固定酶的运动方式和方向。

提高固定化酶的催化效率；(2)简化酶促反应操作，只需将固定有酶的磁性载体放入磁场稳定的流动床反应器中就可以进行连续反应，适合大规模连续化生产；(3)固定化酶从反应体系中分离和回收简便。

3．6磁性微粒用于靶向给药治疗
三角帆蚌凝集素的细胞凝集性研究
周春花，黎敏2
(1南昌大学科学技术学院，江西南昌330029；2南昌工程学院，江西南昌330029)
摘要：将三角帆蚌的肌肉凝集素粗提液与动物(草鱼、兔、老鼠、家鸡)及人的A、B、o、A B型共8种血红细胞悬液和五种微生物进行凝集反应以检测其凝集活性，同时进行糖抑制试验。

结果表明：三角帆蚌肌肉凝集素能凝集实验用的8种红细胞，其中对兔红细胞凝集活力最强；不能和供试的五种微生物发生凝集反应；不同的糖对凝集活性影响不同。

关键词：三角帆蚌；凝集素；肌肉提取液；凝集活性
凝集素的凝集和调理作用是软体动物非特异性体液免疫的重要内容11I，在无脊椎动物的防御系统中有重要作用[21。

三角帆蚌(H yr i opsi s eum i ngi i)隶属软体动物门、瓣鳃纲、蚌科、帆蚌属，为我国特有种例，是我国淡水育珠普遍应用的一种蚌。

薛江楠等}箍两种淡水育珠蚌(三角帆蚌和背角无齿蚌)血清中发现有凝集素存在．并对其分子结构、物理性质进行了研究。

但i角帆蚌凝集素的凝集性能未见报导。

本文采用盐析方法获得具有一定蛋白浓度的肌肉凝集素提取液，选用不同动物红细胞和人4种血型红细胞对三角帆蚌凝集素进行检测，并进一步选用微生物细胞进行凝集素的活性测定，同时进行糖抑制试验，以期为研究凝集素的凝集性能、开发凝集素资源提供理论依据和基础资料。

1材料与方法
1．1材料
实验用三角帆蚌及供血动物均购于南昌市江大南路菜市场；凝集测定用人全血由江西省血液中心提供，用3．8％柠檬酸钠抗凝，4c|C冷藏保存备用；枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等微生物由南昌大学生命科学学院提供，其余试剂为国产分析纯。

1．2研究方法
1．2．1凝集素的制备
取三角帆蚌的肌肉，按1：2(v／v)=[JI入0．85％生理盐水，捣碎机匀浆5m i n后5000r／rai n低温离心20m i n，取上清液加入硫酸铵至80％饱和度，4℃过夜。

第2天取出4℃下5000r／m i n离心30m i n 后收集沉淀。

沉淀用P BS(pH7．4)溶解，4000r／r ai n离心10ra i n，取上清夜在PB S中透析过夜，第2天在蒸馏水中再透析2_4h，聚乙二醇浓缩，得到凝集素粗提液。

由以下公式p斜算粗提液中的蛋白质含量。

蛋白质含量(m g／m1)=1．45A280．m一0．74A抛。

式中A抛。

是蛋白质溶液在280hm下测定的光吸收值
A猢。

是蛋白质溶液在260nl n下测定的光吸收值
1．2．22％红细胞样品的制备
取3．8％柠檬酸钠抗凝的人A、B、A B、O型血及家鸡、草鱼、兔、老鼠血全血血样，用0．85％的生理盐水反复洗涤3次，每次以3000r pm／m i n离心5m i n。

按血细胞压积比配成2％的红细胞悬液，4℃冷藏备用。

1．2．3菌悬液的制备
大肠杆菌(Esehef i chi a cot i)、金黄色葡萄球菌(St aphyl oc oce us aul eus)和枯草芽孢杆菌(B aci l l us subt i l i s)三种细胞用牛肉膏蛋白胨培养基活化3代后；酿酒酵母菌(Sac charom yee s ee revi si ae)和黑曲霉(A spergi l l us ni ger)用查氏培养基活化3代后，收集配成浓度为109个枷的菌悬液保存备用
靶向给药是将药物尽可能的、有选择地运送到靶部位，提高病变部位药物的浓度，减少药物对正常组织毒副作用。

磁性药物靶向系统可借助于外加磁场使具有高载药量、高磁响应的磁性微粒一药物复合体聚集在靶部位，提高靶部位药物的浓度，降低药物对正常组织的毒性和副作用。

目前磁性药物靶向系统主要用于肿瘤的治疗研究，采用磁性微粒(铁磁流体、磁性蛋白微球或磁性脂质体等)作为抗癌药物的载体，将抗癌药物或抗体等包裹于基质材料(白蛋白、脂质体等)中，通过介入的方法将载药复合微粒注人病变部位，在靶部位施加外磁场通过磁场对磁性药物复合体产生的的相互作用，使具有磁响应的药物在靶部位滞留，缓慢释药，提高靶部位药物的浓度，减少药物对全身正常细胞和组织的毒副作用l JuJ。

综上所述，磁性微粒作为一种新型的功能材料已被广泛的应用于生物医学领域，磁性微粒的应用，解决了生物医学研究领域众多难以操作和实现的问题，已成为该领域非常有力的技术工具，也必将推动生物医学的发展。

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