磁场下铁基氧化物纳米材料的生物医学应用

在过去的几年中,磁性纳米材料的快速发展对生物医学变革产生了巨大的影响。作为磁性纳米材料家族重要的一大分类,纳米级铁基氧化物由于其良好的生物相容性、表面易功能化、独特的磁学性质等特点,在生物医学相关领域展现出巨大的应用前景。本综述围绕磁场下铁基氧化物纳米材料的生物医学应用,介绍了近年来其在磁分离、磁性药物靶向(magnetic drug targeting, MDT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)、磁性粒子成像(magnetic particle imaging, MPI)、磁响应药物释放、磁流体热疗(magnetic fluid hyperthermia, MFH)等领域的研究进展,并对铁基氧化物纳米材料在生物医学领域未来的发展方向进行了展望。     

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.     

纳米材料在生物医学检测中的应用

纳米技术的兴起,对生物医学领域的变革产生了深远的影响。纳米材料是纳米技术发展的重要基础,它具有许多传统材料所不具备的独特的理化性质,因此在生物医学、传感器等重要技术领域有着广泛的应用前景。对几类常见的纳米材料包括纳米金、量子点、磁性纳米粒子、碳纳米管和硅纳米线在蛋白质、DNA、金属离子以及生物相关分子检测方面的应用进行综述。     

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。     

磁流体在交变磁场中的热效应

以大豆卵磷脂为表面活性剂制备Fe₃O₄平均粒径为20 nm的磁流体,在10 kW,100 kHz的磁场中研究该磁流体的热效应.用温度计测量不同Fe₃O₄含量的水、琼脂的温度变化值,探讨Fe₃O₄含量和介质对温度的影响,为磁流体用于肿瘤热疗提供实验依据.实验结果表明,脂质磁流体在交变磁场作用下使周围升温,升温速度及平稳时的温度和Fe₃O₄的含量、磁场强度及周围介质有关,含量高,场强大,平稳温度值高,介质流动性好,加快热传递,升温快.通过调节磁场强度和磁流体的量可达到所需温度值.     

贵金属-磁性异质结构纳米材料及其生物医学应用

异质结构纳米颗粒不仅可以同时拥有多种单组分纳米颗粒不同的性能,实现多功能化,还可能因组分间的相互耦合作用而产生单组分颗粒不具备的新性能,因而在化学化工、生物医学、能源催化等领域引起广泛关注.贵金属具有特殊的光学性质和催化活性;磁性纳米颗粒拥有优异的磁性能,因而备受研究人员关注.贵金属-磁性异质结构纳米材料集合了两种材料优异的性能,能通过不同的异质结构展现出不同的性质.本文根据异质结构的类型,将贵金属-磁性异质结构纳米材料分为核壳结构、蛋黄-壳结构和哑铃结构3种,总结了不同贵金属-磁性异质结构纳米颗粒的特性、制备方法及应用,并重点论述了其在诊疗一体化探针、多模态成像探针和刺激响应型药物载体生物医学领域上的应用.     

金属纳米材料的生物化学制备及在生物医学领域的应用

近40年来,金属纳米材料发展迅猛,因其不同于宏观晶体的特殊性质,逐渐在各行业中起到了不可或缺的作用。当下人类面临资源、环境等日益严重的生态问题,因此金属纳米材料与生物学结合的绿色生态模式是大势所趋。本文重点综述了利用各种植物提取物、微生物以及蛋白质等生物材料作为还原剂,制备金属以及金属氧化物纳米材料的生物化学绿色合成方法。这些方法操作简单,制备的材料形貌尺寸不会产生太大变化。除此之外,生物材料的特定结构与金属纳米材料结合,通常会表现出协同或者新的理化和生理性能,以至于这些金属纳米材料在光热治疗及生物成像、抑菌及康复治愈和生物传感器及检测等生物医学领域产生了重大影响。金属纳米材料的生物化学制备会给未来纳米材料和生物学领域带来更多的交叉,会有更多跨学科工作者对其现存挑战来进行努力工作,并且在未来的医疗领域定会有金属纳米材料不可或缺的身影。     

肽基生物可激活的活体自组装纳米材料及生物医学应用

在生理环境下原位构筑自组装纳米材料,由于其生物体内的可控性、相容性及功能性优势,在临床应用方面具有广泛前景.利用病理条件在体内触发响应,能够在多重弱键相互作用下自发形成高级有序结构.其中内源性组装触发因素,如酶、pH、活性氧和配受体相互作用等,通过生物可激活的体内自组装(bioactivated in vivo ass...     

纳米材料的应用

陶瓷领域 随着纳米技术的广泛应用．纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的脆性．使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。许多专家认为．如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题．则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。     

亚磁场及其生物响应机制

根据亚磁生物学的研究历史和空间亚磁环境的实际情况,本文定义磁感应强度总量在“0<|B|≤5 μT”区间内的静态弱磁场为亚磁场．亚磁场能对生命活动的多个方面,特别是中枢神经系统产生负面影响．随着月球与火星航天计划的开展,航天员将长期暴露于亚磁空间中．这可能对宇航员的身心健康带来潜在的危害．亚磁场生物学效应及其机制的研究,将为相关载人航天的空间防护提供理论基础,已成为空间生物科学以及航天医学等相关领域的新热点．     

静磁场保健寝具磁参数的评价

基于对生物磁学效应的研究,磁疗成为替代医学和补充医学的一种有效的治疗方法,本文通过对现有静磁场（恒定磁场）保健寝具磁标准和磁剂量的评述,首次提出磁保健寝具三围空间磁场的概念,指出采用磁感应强度在空间的强度分布作为磁保健剂量标准。论述了三围空间磁场具体磁参数的评价,包括所用磁源的表面磁感应强度,寝具织物表面磁场的穿透力、梯度、有效磁通量和空间能量等磁场分布的描述性指标。指出了静磁场保健寝具磁参数的合理的评价参量：为确保织物表面磁感应强度在目前认知的400～1100Gs有效安全剂量内,依据使用时的织物厚度,磁保健寝具选用的磁体表磁应在1000-3000Gs左右．且磁场的梯度不宜过大,磁场的平均穿透力在25-30cm左右,以确保空间磁场能量的有效作用于人体深处。     

植物对金属纳米材料胁迫响应的蛋白质组学研究进展

土壤已逐渐成为金属纳米材料在环境中的主要沉积库,植物作为生态系统中的重要组成部分,在纳米材料的归趋中起着十分重要的作用。研究表明,金属纳米材料会通过改变植物蛋白质的表达影响植物的生长发育。本文阐述了多种典型金属纳米材料胁迫引起的植物蛋白质组差异表达,总结了金属纳米材料胁迫下纳米材料理化性质、植物特征和胁迫条件等因素对植物蛋白质组响应的影响,综述了植物蛋白质组对金属纳米材料胁迫的响应机制,主要涉及能量合成与代谢响应、氨基酸合成与信息传导响应、氧化应激和胁迫防御响应,并对今后的研究方向进行了展望。     

成年小鼠血液系统对亚磁场的响应

目的:研究亚磁场对成年小鼠血液系统的影响。方法:将成年雄性C57BL/6小鼠(4-6周,20±2g,n20,每笼4只)随机分组,分别饲养在模拟亚磁场环境(500nT)和对照地磁场环境(~50μT)。每周定时监测动物体重变化和饮食消耗两次。一个月后,采集亚磁处理小鼠和地磁对照小鼠全血和血清样品,分别进行血常规监测和血清微量元素分析。同时检测血清中过氧化氢(H2O2)的含量,以及超氧化物歧酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活力。结果:亚磁场处理过程中,动物体重和饮食消耗与地磁对照没有显著差异,但是体重增量在2周后(14天-24天)比对照组有显著降低(P0.05)。一个月亚磁场处理后,红细胞,血小板和总白细胞处于正常水平,没有发生显著变化,但是中性粒细胞水平显著上升(P0.05)。血清中微量元素水平和氧化应激指标没有显著变化。结论:成年小鼠在亚磁场中经历了一定程度的适应反应。经过一个月连续亚磁场处理,血液系统能够维持健康水平,但是嗜中性粒细胞对亚磁场存在明显响应。     

纳米磁颗粒材料在生物医学检测中的研究进展

纳米磁颗粒具有比表面积大、易于修饰、磁响应性强等优良的物理化学特性,经表面修饰后可负载DNA、核酸、蛋白质、细胞等物质,并能在外加磁场的作用下对负载物进行分离、富集、靶向操纵等,可应用于核磁共振成像、磁热疗等技术中,实现分子水平上的医学检测及疾病的诊断治疗。我们简要介绍了近年来纳米磁颗粒在生物医学检测中的研究进展。     

电场和磁场响应的智能高分子材料

过去的几年里,人们开始对新型智能材料的开发产生了极大的兴趣。这些新型的智能材料包括生物材料、自组装材料、复集合流体材料以及高分子凝胶等;但是人们发现还没有哪种智能材料能像高分子凝胶智能材料那样可以对多重的外场刺激产生响应。这些外场刺激通常包括温度、溶剂、pH值、离子、分子、光、电、磁等。同时这种材料对外场响应时可以产生多种变化,包括体积的膨胀收缩、力学性能的变化、光电性质的变化等。在过去的时间里,人们已经在智能高分子凝胶领域取得了重要的进展。具有电磁响应的胶体粒子能够与高分子凝胶形成复合物。这些胶体粒子可以使高分子凝胶在外场刺激时发生形变。当施加电场或磁场时,高分子凝胶的形状发生变化,当撤去外场时,形状回复原样。基于这些特点,电磁响应的智能材料可以用来设计成新型的驱动器、阀、马达,以及药物输运装置。     

一氧化氮控释生物材料研究进展与生物医学应用

一氧化氮(NO)作为一种重要的气体信号分子,参与调节多种生理及病理过程,如血管形成、神经传递、免疫调控及肿瘤生长等.随着NO在生命过程中的关键作用不断被揭示,研究者开始关注如何利用外源性NO进行生物医学治疗.目前,已经成功合成了多种可释放NO的供体化合物,包括硝酸酯类、偶氮二醇烯翁盐类、S-亚硝基硫醇类、呋咱氮氧化物类和NO-金属配合物类等.但是,这些低分子量NO供体化合物存在易突释、缺乏靶向性等问题,因此限制了其临床转化.基于生物材料的NO递送系统为实现一氧化氮的定量(可控)释放和定点(靶向)传输提供了有效策略,在生物医学领域展现出广阔的应用前景.本文拟对NO供体化合物、NO递送系统及其生物医学应用等方面的研究进展进行系统综述,并对NO生物材料的未来发展方向及应用前景进行了展望.     

综述——新型纳米生物材料的研发：磁性纳米材料：化学合成、功能化与生物医学应用

磁性纳米材料,由于其独特的磁学性能、小尺寸效应,被广泛应用于生物医学领域．本文总结了磁性纳米材料的化学设计与合成、表面功能化方法,及其在核磁共振成像、磁控治疗、磁热疗和生物分离等生物医学领域的应用进展．     

多信道脑部磁刺激仪的磁场有限元仿真

利用外部的交变磁场,可以对大脑神经系统进行无创刺激.用有限元分析软件--ANSYS对多信道脑部磁刺激仪在不同工作模式下产生的磁场进行了模拟,并将其与实验测量值进行了比较.结果表明,两者之间的误差小于6%,ANSYS能有效模拟多信道磁刺激仪所产生的磁场.通过对仿真结果进行分析得出：改变多信道磁刺激仪工作线圈的位置,可以调整所产生磁场的位置及形状;增加刺激靶位置邻近的工作线圈个数,可以有效改善磁刺激的深度.