磁性纳米材料在生物医学领域的应用

1、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 | CONTENT5在靶向热疗中的应用3一、简介1.1 磁性微球结构磁性微球结构A.B 核壳型 C.混合型 D.多层型 磁性微球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。球形、具有超顺磁性及保护性壳的粒子。主要包括：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

2、）、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。4一、简介大比表面大比表面超顺磁性超顺磁性生物相容性生物相容性功能基特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

3、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 1.2 磁性微球的特性磁性微球的特性5一、简介1 1. .3 3 磁性微球磁性微球的的制备制备6一、简介7一、简介8二、在生物分离方面的应用9二、在生物分离方面的应用生物分子识别生物分子识别互补的互补的DNA DNA 和和RNARNA抗体和抗原抗体和抗原酶与底物、辅酶酶与底物、辅酶生物素与亲和素生物素与亲和素抗体与病毒、细菌、细胞表面受体抗体与病毒、细菌、细胞表面受体。10二、在生物分离方面的

4、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 2.1 细胞分离细胞分离不与非特定细胞结合不与非特定细胞结合具有灵敏的磁响应性具有灵敏的磁响应性在细胞分离介质中不凝结在细胞分离介质中不凝结应用应用条件条件11二、在生物分离方面的应用2.1 2.1 细胞分离细胞分离-分类（直接分类（直接/ /间接法）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12二、在生物分离方面的应用2.1 2.1 细胞分离细胞分离与传统方法相比：与传统方法相比： 磁分

5、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。13二、在生物分离方面的应用2.2 2.2 蛋白质分离纯化蛋白质分离纯化 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

6、白质结合磁性微球示意图14三、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。15四、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。16四、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17四、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。18五、在靶向热疗中的应用 利用磁场导向作用,将磁性纳米粒子经由肿瘤的供血动脉引到肿