磁性纳米颗粒及其应用
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传统的DNA分离方法，不仅需要接触有
毒试剂，而且步骤繁杂，费时、费力， 难以自动化操作。 纳米磁性颗粒粒子小，比表面积大，偶 容量高，悬浮稳定性好，便于各种反应 高效方便地进行。 具有顺磁性，在外磁场作用下，固 液相的分离十分简单，省去离心、过滤 等操作，并可在外磁场作用下定位。
例:
用纳米粒子从各种组织中分离用 于PCR的DNA: 先用去垢剂溶解细胞，释放出DNA, 将DNA吸附在单分散状态的磁性纳米粒 子上。吸附后的DNA通过几步洗涤得到 纯化。 因为DNA没有渗入纳米磁粒子内， 而纳米磁粒子也不会影响PCR扩增，纳 米磁粒子/DNA复合物可直接用于PCR。
磁性纳米颗粒及应用
生物技术091 周翠蕾 0909051011
一、 磁性纳米颗粒的概述
磁纳米颗粒为一种处于纳米级
(1~100nm)的磁性材料(Fe的氧化物为 主). 具备量子尺寸效应、表面效应、小 尺寸效应及宏观量子隧道效应等. 具有良好的磁导向性、生物相溶性和生 物降解性等,可结合多种生物功能分子(酶、 DNA、蛋白质等).
各种形貌的磁性纳米颗粒
三、纳米磁性颗粒的制备
常用的方法：（P107） 辐射聚合法 热固化法 共沉淀法
四、磁性纳米颗粒的应用
在DNA分离纯化中的应用
磁靶向药物 在医学检测、诊断中的应用 基因治疗 细胞分离和免疫分析 磁性纳米颗粒对蛋白酶的吸附及固定化
1、在DNA分离纯化中的应用
二、磁性纳米颗粒的类型
磁性颗粒有三种类型，即 (1) 20世纪60年代出现的第一代铁氧 体颗粒
主要有γ-Fe2O3、MeFe2O4（Me＝ Co，Ni，Mn）和Fe3O4颗粒等。
磁性纳米颗粒的类型
(2)
80年代出现的金属型颗粒 主要有Fe、Co、Ni及其合金颗粒。
(3)
90年代出现的氮化铁颗粒。 Fe-N化合物主要有FeN、Fe2N、ε-Fe3N、 Fe16N2等。
2、磁靶向药物
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单分性好的无 机磁性纳米颗粒,再与药物结合制成载药 分子,在外加磁场作用下,通过磁纳米颗 粒的磁性导向性使药物准确作用于病变 部位,增强对病变组织的靶向行,降低对 正常组织细胞的 伤害.
优点: 相比其他药物载体,磁纳米颗粒粒径比毛 细血管还小1-2个数量级 在外加磁场的作用下靶向能力更加优越, 定点滞留作用强 载药磁性纳米颗粒对机体无毒害作用,可 通过人体肝脾自然排泄 通过控制磁性纳米颗粒形成的细微结构 可以达到对药物的控释作用(P73)
磁性纳米颗粒固定化酶的优点
能提高酶的生物兼容性和免疫活性、亲
疏水性和稳定性; 易于将酶与底物或产物分离、操作简单 易行; 可利用外部磁场控制磁性材料固定化酶 的运动方式和方向, 提高固定化酶的催 化效率
Thank you!
种分子复合,使表面功能化。 如果磁性表面镶嵌具有生物活性专一性抗 体,在外加磁场的作用下,利用抗原抗体的 特异性结合,就可以得到免疫磁性颗粒,利 用它们可快速有效的将细胞分离或进行免 疫分析。 具有特异性高,分离快,重现性好等特点。
6、 对蛋白酶的吸附及固定化
酶具有-
COOH、- OH、- NH2 等活性 官能团, 可通过物理吸附、交联、共 价偶合、包埋、鳌合等方式和磁性微 球结合。 具体实施法有吸附交联法、共价结合、 过渡金属与酶的螯合、包埋法和共价 键偶合法等。
3、在医学检测和诊断中的应用
根据肝肿瘤与正常肝组织所表现的MRI
（磁共振成像）信号差异，以SPIO（超 顺磁性氧化铁纳米粒）作MRI的对比剂， 可用来诊断良性肝肿瘤、恶性肿瘤及肝 硬化、肝炎等疾病。也可用于心肌缺血、 脑血流灌注等心脑梗阻疾病的定位和诊 断。
例:
研究人员在0.6T场强下，对15例肝 转移瘤用AMI-25进行增强扫描，结果与 增强前的MR(阳性磁共振）图像相比， 检出病灶的数量增加了16倍，检出病灶 的最小直径也从增强前的1.5cm下降到 0.3cm，效果非常明显。
4 基因治疗
基因治疗是现在医学领域一大热点,目的
是通过将遗传物质导入细胞或组织,进行 疾病的治疗. 影响基因治疗成功的主要原因之一是缺 乏高效的基因载体。 目前常用的遗传物质载体有2大类,病毒 和脂质体
Байду номын сангаас
病毒载体:制备困难,装载外源DNA有限,
能诱导宿主产生免疫反应及潜在的致瘤 性. 脂质体载体:聚合物颗粒大小是影响转染 效率的一大因素,制备重复性和稳定性较 差且溶酶可以使进入细胞的脂质体降解. 磁性纳米材料:直径可达10nm以下,在外 磁场作用下具有明显的靶向性.外包生物 高分子对细胞无毒.具有巨大的表面能, 有多个结合位点
特点：
磁性纳米材料通过磁导向作用解决了因
靶部位载体浓度不足而引起的转染效率 问题 DCIONP(一种外包葡萄糖的磁性四氧化 三铁颗粒)可以在一定PH值下,保护目的 DNA不被水解 是非生物材料,不会引起免疫反应 可介导外源基因的整和,以长期表达
5、 细胞分离和免疫分析
磁性纳米颗粒性能稳定,较易制备,可与多
毒试剂，而且步骤繁杂，费时、费力， 难以自动化操作。 纳米磁性颗粒粒子小，比表面积大，偶 容量高，悬浮稳定性好，便于各种反应 高效方便地进行。 具有顺磁性，在外磁场作用下，固 液相的分离十分简单，省去离心、过滤 等操作，并可在外磁场作用下定位。
例:
用纳米粒子从各种组织中分离用 于PCR的DNA: 先用去垢剂溶解细胞，释放出DNA, 将DNA吸附在单分散状态的磁性纳米粒 子上。吸附后的DNA通过几步洗涤得到 纯化。 因为DNA没有渗入纳米磁粒子内， 而纳米磁粒子也不会影响PCR扩增，纳 米磁粒子/DNA复合物可直接用于PCR。
磁性纳米颗粒及应用
生物技术091 周翠蕾 0909051011
一、 磁性纳米颗粒的概述
磁纳米颗粒为一种处于纳米级
(1~100nm)的磁性材料(Fe的氧化物为 主). 具备量子尺寸效应、表面效应、小 尺寸效应及宏观量子隧道效应等. 具有良好的磁导向性、生物相溶性和生 物降解性等,可结合多种生物功能分子(酶、 DNA、蛋白质等).
各种形貌的磁性纳米颗粒
三、纳米磁性颗粒的制备
常用的方法：（P107） 辐射聚合法 热固化法 共沉淀法
四、磁性纳米颗粒的应用
在DNA分离纯化中的应用
磁靶向药物 在医学检测、诊断中的应用 基因治疗 细胞分离和免疫分析 磁性纳米颗粒对蛋白酶的吸附及固定化
1、在DNA分离纯化中的应用
二、磁性纳米颗粒的类型
磁性颗粒有三种类型，即 (1) 20世纪60年代出现的第一代铁氧 体颗粒
主要有γ-Fe2O3、MeFe2O4（Me＝ Co，Ni，Mn）和Fe3O4颗粒等。
磁性纳米颗粒的类型
(2)
80年代出现的金属型颗粒 主要有Fe、Co、Ni及其合金颗粒。
(3)
90年代出现的氮化铁颗粒。 Fe-N化合物主要有FeN、Fe2N、ε-Fe3N、 Fe16N2等。
2、磁靶向药物
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单分性好的无 机磁性纳米颗粒,再与药物结合制成载药 分子,在外加磁场作用下,通过磁纳米颗 粒的磁性导向性使药物准确作用于病变 部位,增强对病变组织的靶向行,降低对 正常组织细胞的 伤害.
优点: 相比其他药物载体,磁纳米颗粒粒径比毛 细血管还小1-2个数量级 在外加磁场的作用下靶向能力更加优越, 定点滞留作用强 载药磁性纳米颗粒对机体无毒害作用,可 通过人体肝脾自然排泄 通过控制磁性纳米颗粒形成的细微结构 可以达到对药物的控释作用(P73)
磁性纳米颗粒固定化酶的优点
能提高酶的生物兼容性和免疫活性、亲
疏水性和稳定性; 易于将酶与底物或产物分离、操作简单 易行; 可利用外部磁场控制磁性材料固定化酶 的运动方式和方向, 提高固定化酶的催 化效率
Thank you!
种分子复合,使表面功能化。 如果磁性表面镶嵌具有生物活性专一性抗 体,在外加磁场的作用下,利用抗原抗体的 特异性结合,就可以得到免疫磁性颗粒,利 用它们可快速有效的将细胞分离或进行免 疫分析。 具有特异性高,分离快,重现性好等特点。
6、 对蛋白酶的吸附及固定化
酶具有-
COOH、- OH、- NH2 等活性 官能团, 可通过物理吸附、交联、共 价偶合、包埋、鳌合等方式和磁性微 球结合。 具体实施法有吸附交联法、共价结合、 过渡金属与酶的螯合、包埋法和共价 键偶合法等。
3、在医学检测和诊断中的应用
根据肝肿瘤与正常肝组织所表现的MRI
（磁共振成像）信号差异，以SPIO（超 顺磁性氧化铁纳米粒）作MRI的对比剂， 可用来诊断良性肝肿瘤、恶性肿瘤及肝 硬化、肝炎等疾病。也可用于心肌缺血、 脑血流灌注等心脑梗阻疾病的定位和诊 断。
例:
研究人员在0.6T场强下，对15例肝 转移瘤用AMI-25进行增强扫描，结果与 增强前的MR(阳性磁共振）图像相比， 检出病灶的数量增加了16倍，检出病灶 的最小直径也从增强前的1.5cm下降到 0.3cm，效果非常明显。
4 基因治疗
基因治疗是现在医学领域一大热点,目的
是通过将遗传物质导入细胞或组织,进行 疾病的治疗. 影响基因治疗成功的主要原因之一是缺 乏高效的基因载体。 目前常用的遗传物质载体有2大类,病毒 和脂质体
Байду номын сангаас
病毒载体:制备困难,装载外源DNA有限,
能诱导宿主产生免疫反应及潜在的致瘤 性. 脂质体载体:聚合物颗粒大小是影响转染 效率的一大因素,制备重复性和稳定性较 差且溶酶可以使进入细胞的脂质体降解. 磁性纳米材料:直径可达10nm以下,在外 磁场作用下具有明显的靶向性.外包生物 高分子对细胞无毒.具有巨大的表面能, 有多个结合位点
特点：
磁性纳米材料通过磁导向作用解决了因
靶部位载体浓度不足而引起的转染效率 问题 DCIONP(一种外包葡萄糖的磁性四氧化 三铁颗粒)可以在一定PH值下,保护目的 DNA不被水解 是非生物材料,不会引起免疫反应 可介导外源基因的整和,以长期表达
5、 细胞分离和免疫分析
磁性纳米颗粒性能稳定,较易制备,可与多