免疫磁珠分离技术(IMB)及应用
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免疫磁珠分离技术（IMB） 及在食品生产中的应用
1.磁性微球 2.磁性微球结构、分类及特点 3.磁性微球的制备 4.磁性微球分离技术 5.免疫磁株 6.免疫磁珠结构与性质 7.免疫磁株的特点 8.免疫磁珠的分类 9.免疫磁珠的制备 10.免疫磁珠分离技术 11.免疫磁珠技术的应用 12.免疫磁珠在食品安全检测中的应用 13.免疫磁珠与其它检测手段的联用 14.免疫磁珠技术在其他领域的应用 15.免疫磁珠技术的优缺点及发展望
导电聚合磁微球
聚合磁微球
对磁性微球的要求：粒径均匀、大小合适、比表面积大、 吸附力强、具有强的超顺磁性、悬浮均匀稳定性好、不易 聚集沉淀、表面具有多种活性基团、理化性质稳定、具有 较好生物相容性、对细胞、机体、活性物质损伤小。 由于环氧基、氯甲基功能基团非常活跃，不需连接其他活 性基团即可与生物配基（如抗体、抗原等）偶联，及其他 基团的微型磁珠在生物学、医学方面应用较为广泛。
免疫磁珠（IMB）也称免疫磁性微球， 是在磁性微球表面偶联上免疫配基的一 种磁性微球，是将磁性微球技术和免疫 学相结合的特殊磁性微球。
六 免疫磁珠的结构与性质
免疫磁珠核心为顺磁性粒子，核心外层包裹一层 高分子材料， 最外层是免疫配基。
免疫配基
免疫配基通过生物高分子的功能基团结合到磁性载体微球 上形成免疫磁珠。由于载体微球制备材料和方法不同，其 表现出的物理性质也不同， 从而可结合不同的免疫配基， 如抗原、抗体、凝集素、DNA 和RNA 等。配基必须具有 生物专一性的特点， 而且载体微球与配基结合要不影响或 改变配基原有的生物学特性， 保证磁珠的特殊识别功能。
磁性核材料多为Fe、Co、 Pt 、Ni等金属及其氧化物。如Fe3O4、γ- Fe2O3、 Me Fe2O3（Me= Co、Mn、Ni）、 BaFe12O19、铁钴合金（Fe-Co和NiFe）。最常用的是Fe、 Fe2O3、 Fe3O4。其中Fe3O4 应用最多。 构成磁性微球的高分子材料有天然高分子和合成高分子物质。天然高分子有明 胶、球蛋白、牛血清白蛋白、聚赖氨酸、淀粉和多种聚糖如纤维素、葡聚糖、 琼脂糖、壳聚糖、果胶等。合成高分子材料有聚苯乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯 醇、聚丙烯酸（酯）及其共聚物、聚酰胺类、聚苯胺及硅烷等。这些材料可单 独用，也可复合使用。 磁性微球表面可根据需要赋予不同的功能基 团(如－OH、－COOH、－CHO、 －NH2,—SH、—CONH2、—SO3H、—SiH3、—环氧基、—CHCl等)，使其 表现具有疏水-亲水、非极性-极性、带正电荷-带负电荷等不同物理性质。同时 具有磁响应性，在外磁场作用下具有磁导向性。
方法
传统法
鳌合树脂法
玻璃粉法
磁珠法
DNA 提取
酚 / 氯仿等 溶剂抽提
Chelex 100 树脂 吸附
玻璃粉吸附 离心分离
磁珠吸附 磁场分离
适用范围
大多数标本 DNA 提取纯化
培养及 各种临床标本
土壤标本
冰冻、陈旧组织
免疫亲和法
抗原抗体反应 磁场分离
冰冻、陈旧组织， 样本含量很少的标
本
方法评价
DNA 纯度高、含 量多，但较费时， 步骤繁琐，用有 机溶剂，有损操
2 聚合法制备磁性微球过程
异相聚合法包括分散聚合、乳液聚合、悬浮液聚合三种。该法是 将磁性粒子用表面改性剂、偶联剂、引发剂等处理后分散到含有 聚合物单体的溶剂中进行聚合反应。通常以磁性粒子为活性中心 进行单体聚合。
四 磁性微球分离技术(Magnetic Activated Cell Sorting)
免疫磁珠的性质
具有均匀性、超顺磁性及保护性外壳，由磁性载体微球和免疫 配基结合而成，表面具有专一亲和性和吸附作用。 免疫磁珠大小和形状具有均一性， 可使靶物质迅速有效地结合 到磁珠上，可使新生成复合物在磁场中具有相同磁响应性，且 行为一致。 磁珠球形结构可消除与不规则形状粒子间的非特异性结合，顺 磁性可使磁珠置于磁场时显示其磁性，并做定向移动， 从磁场 移出时磁性消除， 磁珠分散， 可方便地进行分离和磁性导向。 保护性壳可防止磁性内核漏出或被载液腐蚀； 免疫配基可专一性结合反应体系中相应的抗原、抗体、核酸等 生物活性物质。
作者健康。
可用于培养标本 和各种临床标本 细菌及部分病毒 核酸的提取。
方法简便，可用于 土壤中细菌芽孢
DNA 的提取，不能 彻底除去PCR抑制 剂。
简单、快速，整 个过程不到 2h ， 可获得较纯
DNA 。 适于少 量样本。
DNA 纯度高，含量 多，适于样本含量 少标本，单克隆抗 体的制备是关键。
五 免疫磁珠
三 磁性微球的制备
磁性微球制备方法：共沉淀法、悬浮聚合 法、乳液聚合法、分散聚合法、包埋法及 原子转移自由基聚Fra Baidu bibliotek法等。
1.共沉淀法
金属离子在碱性条件下与高分子共沉淀，一步反应生成磁性高分子微球的方法。 2Fe3++ Fe2++8OH→Fe3O4+4H2O
Pich[等先通过单体聚合反应得到PS-AAEM颗粒分散剂，再把配制好的Fe3+、Fe2+ 溶液加入聚苯乙烯（PS）-乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯（AAEM）颗粒的分散剂中， 然后滴加NH3·H2O。Fe3O4 粒子在PS-AAEM 表面沉积，制得PS-AAEM为核心、 Fe3O4 粒子为壳层的磁性微球。微球的磁性能通过改变FeCl2 和FeCl3 的浓度或改变 PS-AAEM 核心的尺寸来控制。Xia 等把一定配比的FeCl2、FeCl3 与葡聚糖（dextran T-10）共混，然后滴加NH3·H2O，在超声连续作用下水浴加热，制得以Fe3O4 为 核、dextran 为壳的磁性微球。杨玉东等把一定配比的FeCl3·6H2O、FeCl2·6H2O 与配体（如二亚乙基三胺五乙酸（DTPA）或乙二氨四乙酸（EDTA）等）组成的 混合液体加入到75℃的葡聚糖T-10 溶液中，并快速滴加NH3·H2O，制备了葡聚糖 为壳、氧化铁为核的磁性微球。
一 磁性微球
是通过一定方法将磁性无机粒子与有机高分子结合 形成的具有一定磁性及特殊结构的体积在几纳米到 几十微米之间的复合微球。
高分子磁性微球表面具有众多表面功能基 团，同时 具有磁响应性，在外加磁场作用下具有磁导向功能。 目前已广泛用于生物医学、细胞学和分离工程等领 域。
二 磁性微球结构、分类及特点
是将免疫学+细胞生物学+磁力学结合为一体，利用磁性微球表面功能基团
的专一亲和特性或多孔吸附特性吸附特定组分，然后用外力磁场作用将吸
附了特定物质的磁珠加以分离，再经过洗脱磁珠上吸附的目标物质的一种
新型分离技术，具有广泛的用途。
几种 DNA 分离方法的比较 Comparation of several DNA extraction methods
1.磁性微球 2.磁性微球结构、分类及特点 3.磁性微球的制备 4.磁性微球分离技术 5.免疫磁株 6.免疫磁珠结构与性质 7.免疫磁株的特点 8.免疫磁珠的分类 9.免疫磁珠的制备 10.免疫磁珠分离技术 11.免疫磁珠技术的应用 12.免疫磁珠在食品安全检测中的应用 13.免疫磁珠与其它检测手段的联用 14.免疫磁珠技术在其他领域的应用 15.免疫磁珠技术的优缺点及发展望
导电聚合磁微球
聚合磁微球
对磁性微球的要求：粒径均匀、大小合适、比表面积大、 吸附力强、具有强的超顺磁性、悬浮均匀稳定性好、不易 聚集沉淀、表面具有多种活性基团、理化性质稳定、具有 较好生物相容性、对细胞、机体、活性物质损伤小。 由于环氧基、氯甲基功能基团非常活跃，不需连接其他活 性基团即可与生物配基（如抗体、抗原等）偶联，及其他 基团的微型磁珠在生物学、医学方面应用较为广泛。
免疫磁珠（IMB）也称免疫磁性微球， 是在磁性微球表面偶联上免疫配基的一 种磁性微球，是将磁性微球技术和免疫 学相结合的特殊磁性微球。
六 免疫磁珠的结构与性质
免疫磁珠核心为顺磁性粒子，核心外层包裹一层 高分子材料， 最外层是免疫配基。
免疫配基
免疫配基通过生物高分子的功能基团结合到磁性载体微球 上形成免疫磁珠。由于载体微球制备材料和方法不同，其 表现出的物理性质也不同， 从而可结合不同的免疫配基， 如抗原、抗体、凝集素、DNA 和RNA 等。配基必须具有 生物专一性的特点， 而且载体微球与配基结合要不影响或 改变配基原有的生物学特性， 保证磁珠的特殊识别功能。
磁性核材料多为Fe、Co、 Pt 、Ni等金属及其氧化物。如Fe3O4、γ- Fe2O3、 Me Fe2O3（Me= Co、Mn、Ni）、 BaFe12O19、铁钴合金（Fe-Co和NiFe）。最常用的是Fe、 Fe2O3、 Fe3O4。其中Fe3O4 应用最多。 构成磁性微球的高分子材料有天然高分子和合成高分子物质。天然高分子有明 胶、球蛋白、牛血清白蛋白、聚赖氨酸、淀粉和多种聚糖如纤维素、葡聚糖、 琼脂糖、壳聚糖、果胶等。合成高分子材料有聚苯乙烯、聚乙烯亚胺、聚乙烯 醇、聚丙烯酸（酯）及其共聚物、聚酰胺类、聚苯胺及硅烷等。这些材料可单 独用，也可复合使用。 磁性微球表面可根据需要赋予不同的功能基 团(如－OH、－COOH、－CHO、 －NH2,—SH、—CONH2、—SO3H、—SiH3、—环氧基、—CHCl等)，使其 表现具有疏水-亲水、非极性-极性、带正电荷-带负电荷等不同物理性质。同时 具有磁响应性，在外磁场作用下具有磁导向性。
方法
传统法
鳌合树脂法
玻璃粉法
磁珠法
DNA 提取
酚 / 氯仿等 溶剂抽提
Chelex 100 树脂 吸附
玻璃粉吸附 离心分离
磁珠吸附 磁场分离
适用范围
大多数标本 DNA 提取纯化
培养及 各种临床标本
土壤标本
冰冻、陈旧组织
免疫亲和法
抗原抗体反应 磁场分离
冰冻、陈旧组织， 样本含量很少的标
本
方法评价
DNA 纯度高、含 量多，但较费时， 步骤繁琐，用有 机溶剂，有损操
2 聚合法制备磁性微球过程
异相聚合法包括分散聚合、乳液聚合、悬浮液聚合三种。该法是 将磁性粒子用表面改性剂、偶联剂、引发剂等处理后分散到含有 聚合物单体的溶剂中进行聚合反应。通常以磁性粒子为活性中心 进行单体聚合。
四 磁性微球分离技术(Magnetic Activated Cell Sorting)
免疫磁珠的性质
具有均匀性、超顺磁性及保护性外壳，由磁性载体微球和免疫 配基结合而成，表面具有专一亲和性和吸附作用。 免疫磁珠大小和形状具有均一性， 可使靶物质迅速有效地结合 到磁珠上，可使新生成复合物在磁场中具有相同磁响应性，且 行为一致。 磁珠球形结构可消除与不规则形状粒子间的非特异性结合，顺 磁性可使磁珠置于磁场时显示其磁性，并做定向移动， 从磁场 移出时磁性消除， 磁珠分散， 可方便地进行分离和磁性导向。 保护性壳可防止磁性内核漏出或被载液腐蚀； 免疫配基可专一性结合反应体系中相应的抗原、抗体、核酸等 生物活性物质。
作者健康。
可用于培养标本 和各种临床标本 细菌及部分病毒 核酸的提取。
方法简便，可用于 土壤中细菌芽孢
DNA 的提取，不能 彻底除去PCR抑制 剂。
简单、快速，整 个过程不到 2h ， 可获得较纯
DNA 。 适于少 量样本。
DNA 纯度高，含量 多，适于样本含量 少标本，单克隆抗 体的制备是关键。
五 免疫磁珠
三 磁性微球的制备
磁性微球制备方法：共沉淀法、悬浮聚合 法、乳液聚合法、分散聚合法、包埋法及 原子转移自由基聚Fra Baidu bibliotek法等。
1.共沉淀法
金属离子在碱性条件下与高分子共沉淀，一步反应生成磁性高分子微球的方法。 2Fe3++ Fe2++8OH→Fe3O4+4H2O
Pich[等先通过单体聚合反应得到PS-AAEM颗粒分散剂，再把配制好的Fe3+、Fe2+ 溶液加入聚苯乙烯（PS）-乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯（AAEM）颗粒的分散剂中， 然后滴加NH3·H2O。Fe3O4 粒子在PS-AAEM 表面沉积，制得PS-AAEM为核心、 Fe3O4 粒子为壳层的磁性微球。微球的磁性能通过改变FeCl2 和FeCl3 的浓度或改变 PS-AAEM 核心的尺寸来控制。Xia 等把一定配比的FeCl2、FeCl3 与葡聚糖（dextran T-10）共混，然后滴加NH3·H2O，在超声连续作用下水浴加热，制得以Fe3O4 为 核、dextran 为壳的磁性微球。杨玉东等把一定配比的FeCl3·6H2O、FeCl2·6H2O 与配体（如二亚乙基三胺五乙酸（DTPA）或乙二氨四乙酸（EDTA）等）组成的 混合液体加入到75℃的葡聚糖T-10 溶液中，并快速滴加NH3·H2O，制备了葡聚糖 为壳、氧化铁为核的磁性微球。
一 磁性微球
是通过一定方法将磁性无机粒子与有机高分子结合 形成的具有一定磁性及特殊结构的体积在几纳米到 几十微米之间的复合微球。
高分子磁性微球表面具有众多表面功能基 团，同时 具有磁响应性，在外加磁场作用下具有磁导向功能。 目前已广泛用于生物医学、细胞学和分离工程等领 域。
二 磁性微球结构、分类及特点
是将免疫学+细胞生物学+磁力学结合为一体，利用磁性微球表面功能基团
的专一亲和特性或多孔吸附特性吸附特定组分，然后用外力磁场作用将吸
附了特定物质的磁珠加以分离，再经过洗脱磁珠上吸附的目标物质的一种
新型分离技术，具有广泛的用途。
几种 DNA 分离方法的比较 Comparation of several DNA extraction methods