磁小体膜蛋白Mms6功能与应用研究进展

磁小体是趋磁细菌的内膜内陷形成的一种特殊生物矿化产物。磁小体在细胞内呈现为链状,外部有一层生物膜包裹,内部是四氧化三铁纳米晶体。这些磁性纳米晶体有着高度均一的尺寸和形貌。目前大量研究结果表明磁小体膜上的蛋白与铁离子的富集、氧化还原反应以及晶体成核、生长有着重要的关系。综述了趋磁细菌从吸收铁离子到矿化形成磁性纳米颗粒过程中,磁小体膜蛋白的功能,重点介绍了六号特殊膜蛋白Mms6的结构特性与功能。同时总结了Mms6作为一种仿生的添加剂在新型磁性纳米材料中的应用,并且讨论了Mms6在磁小体形成中可能的分子调节机制,旨为进一步了解生物矿化机制提供思路。     

功能化磁性纳米粒子在固定化酶研究中的应用

酶是高效的生物催化剂,在生物技术领域有广泛的应用。然而,不可再生催化的高成本和酶的有效成分分离回收,是实现大规模工业化应用需要解决的关键问题。磁性纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)具有优异的磁回收性质。通过设计和制备功能化MNPs作为固定化酶的多功能载体,是解决这一问题的有效途径之一,可为酶的工业化大规模应用提供条件。近年来,功能化磁性纳米粒子在酶的固定化领域基于载体性质、固定化方法和应用有广泛研究。文中重点介绍了近年来各种功能化磁性纳米载体,特别是Fe3O4纳米粒子,在固定化酶中的应用。根据功能化试剂的差异分类,实例讨论了不同功能化修饰的磁性纳米载体对酶的固定化,包括硅烷修饰的磁性纳米载体、有机聚合物修饰的磁性纳米载体、介孔材料修饰的磁性纳米载体以及金属-有机骨架材料(metal-organic framework,MOF)修饰的磁性纳米载体。同时,结合可持续工业催化的发展要求,对磁性复合载体固定化酶的发展前景进行了展望。     

趋磁细菌多样性与应用研究进展 *

趋磁细菌是一类可以沿磁场方向进行运动的微生物统称,在细胞内合成由生物膜包被、链状排列、纳米级、单磁畴的磁铁矿 (Fe₃O₄) 或胶黄铁矿 (Fe₃S₄) 的磁小体颗粒。趋磁细菌在自然界分布广泛且多样性丰富,不仅在水环境和沉积环境的铁、硫、碳、氮、磷等元素生物地球化学循环中发挥重要作用,而且在污染治理、疾病诊断和治疗等方面有较好的应用。趋磁细菌磁小体由生物膜包被并在细胞调控下合成,是一类新型的生物源磁性纳米材料。相比常规化学合成的磁性纳米颗粒,磁小体具有大小均一、生物相容性高、兼具化学修饰和基因工程修饰功能等特点,在磁性分离、固定化酶、食品检测、环境监测、医学诊断、磁共振成像、磁热疗和靶向治疗等方面具有广阔的应用前景。在介绍趋磁细菌多样性研究的基础上,综述了趋磁细菌和磁小体的制备、修饰及其应用的最新进展,并对未来的研究进行了展望。     

趋磁细菌及其应用于生物导航的研究进展

趋磁性细菌是一种由于体内含有对磁场具有敏感性的磁小体,而能够沿着磁力线运动的特殊细菌,本文综述了趋磁细菌的分布、分类、特性、磁小体研究以及趋磁细菌在生物导航方面的研究进展。     

磁性纳米材料的生物医学应用进展

以四氧化三铁为代表的医用磁性纳米材料具有独特的磁学性能、表面易功能化、良好的生物学相容性等特点,在纳米医学相关领域展现出巨大的应用前景,特别是近年来它作为可介导外场的智能材料,在材料设计和生物医学应用方面均取得了突破性的进展.鉴于此,本文围绕磁性氧化铁纳米材料的生物医学应用,着重介绍近年来其在磁共振影像探针、磁热和磁力效应的生物医学应用、诊疗一体化以及纳米酶催化等领域的研究进展,并对磁性纳米材料在生物医学领域未来的发展方向进行了展望.     

用壳聚糖亲和磁性微球纯化血浆凝血酶的研究

通过化学共沉淀法合成纳米粒子Fe3O4磁核,以壳聚糖为包裹材料包被自制的磁核,采用乳化交联法制备了具有核-壳结构的磁性高分子微球-壳聚糖磁性微球,并偶联肝素配基得到了一种新型亲和磁性微球,应用SEM、FT-IR、XRD等对微球的粒径、形貌、结构和磁响应性进行了表征.考察了该亲和磁性微球对凝血酶的分离纯化性能,并与传统的DEAE离子交换色谱法进行了比较.结果表明,所得亲和磁性微球具有较窄的粒径分布、形状规整,粒径在50nm左右.对凝血酶一步吸附纯化获得了比活为1879.71U/mg的酶,得率85%,纯化倍数11.057,而传统柱层析法得率为72%,纯化倍数仅为5.33.制备了壳聚糖亲和磁性微球,并将磁分离技术应用于凝血酶的分离纯化,得到了较好的效果,这将对于凝血酶的纯化及生产具有一定参考价值.     

趋磁细菌纳米磁小体的培养与分离及其在医学上的应用进展和前景

趋磁细菌是一种对磁场有趋向性反应的细菌,其原因是它们体内能合成一种特殊的细胞器-磁小体;由于磁小体有着大小合适,磁性强,表面易修饰等诸多优点,在诸多领域,尤其是医学领域有广泛的应用和广阔的前景.本文主要就从环境中区分和分离趋磁细菌;对其不同培养条件的优化与选择;从细菌体内提取磁小体并加以纯化;将不同药物偶联于磁小体之上的方法及其在医学上如,制造磁性细胞,磁分离技术,生物传感与检测技术,并将其作为靶向药物的载体,肿瘤治疗,基因治疗等方面的应用现状和前景作简要论述.     

磁的应用

磁是物质的磁性和空间的磁场;磁是普通存在的,各种磁现象广泛存在于人间,地下和天上;磁的现象和磁的应用十分广泛,随处可见。一切生物具有磁性,在生命活动中会产生微弱的磁场,而且也会受外界磁场的影响;磁石作为药物或药物的一种成分,其应用已有两千多年的历史,而且现代的一些中药也还有应用。生物磁现象既有生物自身产生的磁场和生物的磁性,又有外加磁场和环境磁场对生物的影响。生物磁学和生物磁技术的研究成果,已在国防、工业、农业、医学、环境保护等许多部门得到应用。电磁火箭和电磁炮的研究是在国防工业中的应用;磁作用…     

Acidthiobacillus ferrooxidans中磁小体的提取

At.f和趋磁细菌在生理特性和生长环境有一定的相似性,而且镜检发现At.f具有趋磁性,所以本文采用了趋磁细菌中磁小体的提取方法尝试提取At.f中的磁小体,用超声波破碎At.f后,以磁铁吸取其体内的磁性颗粒,经过检测,发现其体内确实存在含铁元素的磁性颗粒。提取粗样品经过电镜分析,证实其体内存在着少量由脂质包裹的磁小体。磁小体悬浮液经过蔗糖密度梯度离心纯化后,对其作透射电镜,可以清晰的看到磁小体。实验结果表明,At.f体内存在少量的磁小体,正是由于磁小体的存在,才使得At.f在外加磁场作用下发生磁生物效应。这是首次发现从酸性矿坑水分离的At.f具有趋磁性,并从中提取到了磁小体,可以利用At.f的趋磁性将其按照不同磁性进行分离,从而获得活性高的、对不同磁性矿物有特异性的高效浸矿菌种。     

趋磁细菌及其应用于生物导航的研究进展

趋磁性细菌是一种由于体内含有对磁场具有敏感性的磁小体,而能够沿着磁力线运动的特殊细菌,本文综述了趋磁细菌的分布、分类、特性、磁小体研究以及趋磁细菌在生物导航方面的研究进展.     

固体平板磁泳分离细菌新方法的研究

氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）能够在胞内形成电子致密的磁性颗粒,它的这种特性使利用氧化亚铁硫杆菌合成生物纳米磁性材料成为了可能。本课题组为了筛选出合成磁性颗粒能力强的菌株,对原有的液体磁泳进行了改进,采用了新的固体平板磁泳方法来筛选纯化目的菌株。经过磁泳分离后,细菌中含磁性颗粒的细胞比例由原始菌群的30％上升到90％,胞内含有的磁颗粒数目也由1~2颗增加至2~5颗,筛选得到的细菌在人工磁场下会进行趋磁运动。实验结果表明,氧化亚铁硫杆菌具有较弱的趋磁性,在人工磁场下会进行趋磁运动,但仅在地磁场作用下不能定向运动,利用固体平板磁泳筛选纯化含有磁性颗粒的氧化亚铁硫杆菌的方法是切实可行的,磁泳分离技术的进一步完善和改进为传统的微生物菌种分离提供了新的途径,为研究纯氧化亚铁硫杆菌菌株胞内磁性颗粒的形成条件及机理提供了前提条件,也为今后从浸矿细菌中分离筛选更多的含有磁性颗粒的菌株打下基础。     

Fe3O4/ 生物可降解复合材料研究

磁性氧化铁纳米粒子因具有尺寸小、低毒性和超顺磁性等特点,已经引起了生物化工、医药工业领域的广泛关注。生物可降解高分子材料是生物医用高分子研究中最活跃的领域之一,已广泛用于外科手术缝合线,植入体材料及药物释放载体等。将Fe3O4和生物可降解高分子材料进行复合,可以扩大两者的应用范围,达到理想的治疗效果,并有望开创临床治疗的新时代。本文介绍了磁性四氧化三铁粒子的化学制备方法,包括共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法,并对各种方法的优缺点进行了比较;重点阐述了磁性壳聚糖,磁性聚乳酸,磁性PEG,磁性PCL复合材料的制备,及它们在酶的固定化、磁靶向药物及基因载体等医学领域的应用,显示了Fe3O4/生物可降解复合材料在医学领域的广阔应用前景;最后对复合材料走向临床应用所面临的问题及发展前景进行了讨论。     

趋磁细菌蛋白参与磁铁矿生物矿化机制的研究进展

生物矿化是生命体系中的一种重要而又特殊的生理过程。生命体中存在着各种各样的生物矿化产物,从生物体骨骼与牙齿到纳米级的金属氧化物都是生物矿化的产物。生物矿化与普通矿化的最大不同就是其反应过程中有生物分子、生物代谢、细胞以及有机基质的参与。多种生物因素参与的矿化反应,不仅反应条件温和,而且反应产物具有更好的材料性能和生物兼容性,最为典型的是趋磁细菌可以通过生物矿化过程形成尺寸均一、单磁筹的生物膜包裹着的磁性纳米晶体——磁小体。本文主要介绍了趋磁细菌重要磁小体膜蛋白以及铁载体蛋白(铁蛋白)在磁铁矿生物矿化过程中的作用和功能,综述了该领域的最新研究概况。通过对趋磁细菌发生生物矿化过程的深入探讨可进一步揭示生物大分子调控无机矿物生长的分子机制,为仿生合成新型生物材料提供重要的理论依据。     

趋磁细菌及磁小体的生物医学应用研究进展

近年来,趋磁细菌及其生物自身合成的磁小体由于良好的生物安全性逐渐被人们所认识,并被用于生物工程和医学应用研究。与人工化学合成磁性纳米颗粒相比,从趋磁细菌中提取的磁小体具有生物膜包被、生物相容性高、粒径均一及磁性高等优势。趋磁细菌因磁小体在其胞内呈链状排列,具有沿磁场方向泳动的能力,也被应用于各种应用研究。因此,综述了趋磁细菌及磁小体特性,并就最近的研究进展重点综述趋磁细菌和磁小体在生物工程及医学应用等领域的最新研究进展。     

磁分离仪分离磁性细菌的新方法

磁性细菌胞内可以产生磁性颗粒,因此具有趋磁性,基于这种特性,利用磁分离的原理,本研究开发了一种磁性细菌分离仪,提供了一种分离磁性细菌的新方法。以氧化亚铁硫杆菌为例,使用磁性细菌分离仪进行分离,可以得到强磁菌和弱磁菌。利用透射电镜观察,强磁菌胞内磁性颗粒明显多于弱磁菌;半固体平板磁泳实验也表明强磁菌趋磁性明显强于弱磁菌。各项实验结果表明磁性细菌分离仪可以有效地分离磁性细菌,这是一种分离磁性细菌的新方法,将促进磁性细菌分离培养的研究。     

磁小体的生物合成及用于肿瘤靶向治疗的研究进展

趋磁细菌产生的磁小体是生物膜包被的磁性纳米颗粒,具有优良的纳米磁特性;相比化学合成的磁性纳米材料,其生物来源赋予磁小体更好的生物相容性和遗传可操作性.在生物医学领域,除了用于磁热疗进行肿瘤治疗外,最近几年其作为靶向药物载体、可能参与肿瘤微环境调控的性质得到研究者的广泛关注;同时DNA重组技术的发展解决了磁小体的产率低而趋磁细菌难培养的问题.本文综述了磁小体的生物合成及其相关研究进展,并对其应用前景进行了展望.     

有望用微生物技术研制磁性壳聚糖

在《壳聚糖材料与生物生产》一中提到磁性壳聚糖材料问题,这里再作点补充。壳聚糖和磁性物质都能通过微生物途径进行生产,各自产生优质产品已展现其潜在的实用性。就磁性物质而言,1975年在美国发现向磁螺菌以来挚整30年,对细菌内所含磁性物质引起注意,细菌内含有两条磁粒长链,     

磁性微球的制备及在生物分离应用中的研究进展

磁性微球是一类新型的功能材料,在生物医学工程、细胞生物学和环境工程具有广泛的应用。本文从磁性微球的结构、特性和制备方法进行了探讨,并详细介绍了磁性微球在细胞分离、蛋白质以及核酸的制备纯化领域中的应用。     

磁性纳米粒子在肿瘤热疗中的应用

本文介绍了肿瘤热疗及其存在的问题,并对磁热疗,磁性纳米粒子材料在热疗中的应用进行了综述。     

磁性微球的制备及在生物分离应用中的研究进展

磁性微球是一类新型的功能材料,雀生物医学工程、细胞生物学和环境工程具有广泛的应用。本文从磁性微球的结构、特性和制备方法进行了探讨,并详细介绍了磁性微球在细胞分离、蛋白质以及核酸的制备纯化领域中的应用。