磁性纳米材料在生物医学领域的应用.ppt

,报告人： 导师： 日期：,磁性纳米材料在生物医学领域的应用,1,简介,2,在生物分离方面的应用,3,在核磁共振成像（MRI）中的应用,4,在靶向给药中的应用,目录 | CONTENT,5,在靶向热疗中的应用,一、简介,1.1 磁性微球结构,A.B 核壳型 C.混合型 D.多层型,磁性微球由载体微球和配基结合而成。理想的磁性微球为均匀的球形、具有超顺磁性及保护性壳的粒子。 主要包括：,磁性材料：金属（Fe、Co、Ni）；铁氧体（Fe2O3）；合金（FeCo）。 高分子材料 ： 如聚乙烯亚胺酶类、多糖（葡聚糖、果胶等）、球蛋白。 功能配基：如氨基(-NH2)、羧基(-COOH)、羟基(-OH)，使其表现具有疏水-亲水、非极性-极性、带正电荷-带负电荷等不同的物理性质。,一、简介,大比表面,超顺磁性,生物相容性,功能基特性,随着微球的细化，其粒径达到纳米级时，其比表面激增，微球表面官能团密度及选择性吸附能力变大，达到吸附平衡的时间大大缩短，粒子的分散稳定性也大大提高。,在外加磁场作用下软磁性高分子微球可产生磁性，并做定向移动，磁场去出后磁性消失，由此可方便地进行分离和磁性导向。,纳米磁性微球与多数生物高分子如多聚糖、蛋白质等具有良好的生物相容性。在生物工程，特别是在生物医学领域应用，具有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团能与生物高分子的多种活性基团如-OH、-COOH、-NH2共价连接，可在其表面稳定地固定生物活性物质(如抗体、抗原、受体、酶、核酸和药物等)。,1.2 磁性微球的特性,一、简介,1.3 磁性微球的制备,一、简介,一、简介,二、在生物分离方面的应用,二、在生物分离方面的应用,生物分子识别,互补的DNA 和RNA 抗体和抗原 酶与底物、辅酶 生物素与亲和素 抗体与病毒、细菌、细胞表面受体 。,二、在生物分离方面的应用,免疫磁珠分离细胞已被广泛应用于人类各种细胞的分离，如T、B淋巴细胞、内皮细胞、造血祖细胞、单核/巨噬细胞、胰岛细胞 、肿瘤细胞等。,2.1 细胞分离,不与非特定细胞结合 具有灵敏的磁响应性 在细胞分离介质中不凝结,应用条件,二、在生物分离方面的应用,2.1 细胞分离-分类（直接/间接法）,基于磁性纳米粒子的细胞亲和磁性分离示意图 （A）直接分离法，黑箭头所示；（B）间接分离法，白箭头所示,二、在生物分离方面的应用,2.1 细胞分离,与传统方法相比： 磁分离法操作缓和，确保生物活性成分结构完整性; 操作简单，所有的纯化步骤可在一个试管中完成;无需昂贵的离心机、色谱系统和超滤装置等; 无需复杂的洗脱、去杂等精细操作步骤，产物浓度大; 磁分离技术很容易实现分离分析的自动化。,二、在生物分离方面的应用,2.2 蛋白质分离纯化,传统的蛋白质分离方法有盐析、有机溶剂沉淀法、膜分离技术和层析技术等，改变溶液的pH值、介电常数、温度或者是离子强度等因素。 Herdt等利用羧基修饰的吸附/解离速度快的核壳型(FeO/PPA)磁性纳米颗粒与Cu-亚氨基二乙酸(IDA)共价交联，通过Cu与组氨酸较强的亲和能力实现了组氨酸标记蛋白的选择性分离,蛋白质结合磁性微球示意图,三、在核磁共振成像（MRI）中的应用,磁性颗粒外部包裹着特有病毒的抗体，注射入人体进行检测，一旦人体内存在这种病毒，他们将与磁性颗粒上的抗体结合形成大的颗粒团，然后通过MRI（磁共振成像）或者NMR（核磁共振）就能发现病毒的位置。,四、在靶向给药中的应用,生物医学领域，磁性纳米粒子经过表面修饰而带有一定电荷或功能基团，可与特异性抗体结合，作为药物载体用于药物的输运。 这种磁性载体能借助于外加磁场的导向作用，将药物运送到人体预定的病变部位进行控制释放，这样即可以减少毒副作用，不杀死正常细胞，又可降低药物用量，大大提高了药物效率，因此被形象地称为“药物导弹”技术。 靶向药物对磁性载体粒子要求比较严格，如生物相容性好、可生物降解、无毒性、尺寸小、磁性强等。,四、在靶向给药中的应用,生物导向将特定的抗体结合在磁性载体表面，通过与肿瘤细胞表面的抗原性识别器发生特异性结合，使药物准确运送到肿瘤细胞中。 相对于普通组织器官，动物的肝脏、脾脏、肿瘤、淋巴结等对磁性纳米粒子或载药磁性纳米粒子具有天然的蓄积能力，因而可起到很好的靶向效果,四、在靶向给药中的应用,物理导向利用外加磁场，使磁性药物载体在病变部位富集，减小正常组织的药物暴露，降低毒副作用，提高药物的疗效。,五、在靶向热