納微米級(jí)的磁性復(fù)合微粒具有較高的比表面積表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附能力.磁性微球表面也可通過(guò)共聚、表面修飾等賦予不同的活性基團(tuán)，如-COOH、-NH2、-OH、-SH、-NHS、-CHO、-Epoxy等.由此可通過(guò)物理吸附、共價(jià)作用等將抗體、酶、核酸及寡核苷酸等生物活性物質(zhì)偶聯(lián)在其表面。表面固定有鏈親和素的磁性復(fù)合微粒還可與生物素標(biāo)記的生物分子特異結(jié)合而將其固定在磁性微粒表面。通常情況下，磁性復(fù)合微粒通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)保持膠體的穩(wěn)定性，在外加磁場(chǎng)作用下。磁性粒子的超順磁性可保證其既可被快速分離，本身又不會(huì)被磁化。因此，偶聯(lián)有生物分子的磁性復(fù)合微粒在環(huán)境監(jiān)測(cè)、酶的固定化、靶向給藥、免疫分析、細(xì)胞分離、核酸分離純化等方面已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用包括以下5個(gè)領(lǐng)域：
1、生物分子檢測(cè)
磁性微球可通過(guò)表面包被的特異性抗體或核酸探針，與含有相應(yīng)抗原或靶片斷的物質(zhì)特異性結(jié)合形成復(fù)合物，在磁場(chǎng)作用下，這種復(fù)合物可與其它組分分離，在進(jìn)一步引入報(bào)告信號(hào)基團(tuán)(如顯色、熒光、化學(xué)發(fā)光等)后，可用于生物分子的檢測(cè).磁性復(fù)合微粒與抗體或核酸探針可通過(guò)物理吸附與共價(jià)偶聯(lián)兩種形式結(jié)合，吸附結(jié)合依靠微粒表面對(duì)抗體或核酸探針的非特異吸附力，而共價(jià)結(jié)合依靠微粒表面的活性基團(tuán)與抗體或核酸探針?lè)肿又泄δ芑鶊F(tuán)的共價(jià)反應(yīng).由于磁性復(fù)合微粒*富集和快速分離能力、較高的比表面積以及表面結(jié)合生物分子對(duì)相應(yīng)靶物質(zhì)的識(shí)別作用，已在分析檢測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用.如基于抗體/抗原的ELISA檢測(cè)，與傳統(tǒng)的以酶標(biāo)板為載體的ELISA相比具有更高的檢測(cè)靈敏度，操作更為簡(jiǎn)單;對(duì)蛋白質(zhì)和小分子藥物的檢測(cè)還可結(jié)合熒光免疫、光纖傳感，磁分離及流動(dòng)注射等技術(shù)實(shí)施進(jìn)行。
2、靶向給藥及治療
口服或靜脈注射的藥物通過(guò)全身血液循環(huán)使正常組織和器官受到一定的毒副作用，同時(shí)，藥物在病患部位的有效濃度有時(shí)也不能得到保證.靶向給藥，尤其是惡性腫瘤靶向藥物治療已成為科學(xué)家研究熱點(diǎn).磁靶向給藥的特點(diǎn)是在磁場(chǎng)作用下，藥物能夠克服在體內(nèi)運(yùn)輸過(guò)程中遇到的各種生理屏障，到達(dá)靶向位點(diǎn).良好的藥物靶向治療有助于增加病灶部位藥物濃度，減少藥物用量，降低不良反應(yīng)，具有良好的應(yīng)用前景。
3、細(xì)胞的分離
細(xì)胞分離與純化對(duì)細(xì)胞形態(tài)研究、細(xì)胞組成與功能分析等領(lǐng)域具有重要意義。傳統(tǒng)細(xì)胞分離方法主要有等密度沉降、動(dòng)力梯度沉降、差式沉降，離心洗提、雙水相分離和流式細(xì)胞儀分選(FACS)等方法。這些方法多基于細(xì)胞大小，密度、表面電荷等物理特征分離。基于磁性復(fù)合微粒對(duì)細(xì)胞分選，主要是將針對(duì)細(xì)胞表面特定抗原的單克隆抗體或其他親和配基通過(guò)直接或間接的方法固定在磁性微粒表面，利用親和作用將細(xì)胞固定在磁性微粒表面.在外磁場(chǎng)作用下.固定在磁性微粒表面的細(xì)胞發(fā)生定向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)特定細(xì)胞的分離。與流式細(xì)胞儀分選細(xì)胞相比，磁性復(fù)合微粒分離細(xì)胞簡(jiǎn)單、快速，得率和純度較高，成本較低。
磁性微球分選細(xì)胞常用策略有陰性分選和陽(yáng)性分選兩種。陽(yáng)性分選是指將目的細(xì)胞磁性標(biāo)記后，通過(guò)磁性分離直接獲得，其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，所得目的細(xì)胞純度高;缺點(diǎn)是磁珠與細(xì)胞直接結(jié)合，會(huì)影響細(xì)胞某些特性.另外，還需對(duì)細(xì)胞進(jìn)行解離，以便進(jìn)行分析和后續(xù)培養(yǎng)。陰性分選是指將非目的細(xì)胞通過(guò)磁性標(biāo)記后將其除去而得到目的細(xì)胞。其特點(diǎn)是磁性微粒不直接與目的細(xì)胞接觸，細(xì)胞所受損害程度低，可分離缺乏針對(duì)目的細(xì)胞的特異性抗體的樣品，分選后不需解離步驟而直接獲得游離的目的細(xì)胞;但方法要求對(duì)樣品中所分離細(xì)胞種類明確，需要有針對(duì)所有非目的細(xì)胞的單克隆抗體。將針對(duì)細(xì)胞表面抗原的單克隆抗體包被在磁性微粒表面，與細(xì)胞孵育后直接將其分離的方法稱為直接分選。當(dāng)沒(méi)有直接標(biāo)記的磁性微粒時(shí)，可將固定有鏈親和素、抗生物素抗體、抗熒光素抗體、二抗等抗體的磁性微粒與針對(duì)細(xì)胞表面抗原的一抗結(jié)合，再與細(xì)胞孵育，或?qū)⒓?xì)胞與其單抗孵育后再與磁珠結(jié)合，從而分離目的細(xì)胞和非目的細(xì)胞的方法稱為間接分選。
4、生物醫(yī)學(xué)診斷
磁性微球具有生物相容性和可降解性，無(wú)毒副作用，加之在外加磁場(chǎng)中具有響應(yīng)性，因而可被用于生物醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中。表面偶聯(lián)有核酸探針的納米級(jí)磁性復(fù)合微粒可進(jìn)入機(jī)體細(xì)胞核并與核內(nèi)染色體組合，因而具有很高的反應(yīng)特異性。目前腫瘤診斷方法主要是建立在組織細(xì)胞水平的病理學(xué)檢測(cè)方法，但該方法只能在腫瘤形成后進(jìn)行切片分析，不能有效的對(duì)腫瘤進(jìn)行早期診斷。目前，磁性復(fù)合微粒作為磁學(xué)共振成像的對(duì)照試劑在腫瘤診斷中得到了越來(lái)越廣泛應(yīng)用，如通過(guò)向聚乙烯乙二醇包被的磁性復(fù)合微粒偶聯(lián)特異性抗體，再通過(guò)靜脈注射并靶向定位到裸鼠的腫瘤部位。24小時(shí)后進(jìn)行磁學(xué)共振成像檢測(cè)，百分之五十的腫瘤部位可以明顯地觀察到指示信號(hào)。目前美國(guó)FDA已經(jīng)批準(zhǔn)將葡聚糖磁性納米粒子用于磁共振成像(MRI)的新型造影劑。
5、生物分子的分離純化
核酸、蛋白質(zhì)等生物分子物質(zhì)的分離純化是生物醫(yī)學(xué)研究中的重要課題。將特異的蛋白質(zhì)/抗體或核酸探針固定在磁性復(fù)合微粒上，將微粒與生物樣品共同孵育后，可在磁場(chǎng)作用下分離表面固定有生物分子復(fù)合物的磁性復(fù)合物，通過(guò)改變條件可將目的生物分子從磁性復(fù)合微粒上洗脫下來(lái)。利用磁性復(fù)合微粒分離純化生物分子有以下的優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)合速度快：磁性復(fù)合微球巨大的比表面積使其更充分地與樣品中反應(yīng)，能很快達(dá)到對(duì)目標(biāo)分離物質(zhì)的結(jié)合平衡。②改變外界條件可方便、快速將生物分子從磁性微粒上洗脫下來(lái)。磁性復(fù)合微粒已被用于蛋白質(zhì)、DNA、mRNA以及其它生物分子的純化。
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