Fe3O4磁性纳米粒子在生物医学领域的应用

Fe_3O_4磁性纳米粒子由于其良好的磁学性能,被广泛应用到了化学、生物、物理、环境保护等各个领域。尤其是在生物医学领域中的应用越来越受到研究者的关注。由于其所具有的优秀的超顺磁性性质,Fe_3O_4磁性纳米粒子可以作为造影剂,增强核磁共振成像的对比度和成像效果;也可以结合到纳米载药系统内用于药物的靶向输送;也可以包埋到蛋白内部用于蛋白的磁性分离;也可以用于基因治疗,提高靶细胞的转染效率;由于其在近红外光的作用下具有很好的光热转换效果,使温度升高,展现出的良好热疗效果,Fe_3O_4磁性纳米粒子又可以用于癌细胞的热疗。本文针对其在该领域中作为药物的靶向传递,蛋白的磁分离,核磁共振成像,热疗,以及基因治疗的载体等方面的研究应用进行了系统性的总结,阐述了Fe_3O_4磁性纳米粒子在生物医学领域中各种应用进展和优势。     

水解FeCl_3制备单分散P(St-co-AA)/Fe_2O_3亚微核壳粒子

用液相沉积法制备了壳层均匀、包裹致密的单分散P(St-co-AA)/Fe_2O_3亚微核壳粒子。用XRD、TEM和FESEM表征了该类粒子的物相、形貌及微观结构。结果表明用该法制备的核壳粒子,其壳层为Fe_2O_3晶粒,且均匀地包裹在乳胶粒子表面形成草莓状结构;改变FeCl_4溶液的用量和重复包裹次数能方便地调节P(St-co-AA)/Fe_2O_3亚微核壳粒子的壳层厚度。该核壳粒子可通过煅烧法来制备形状完整的单分散亚微中空磁球。     

空心磁性微球负载La掺杂TiO_2的制备和光催化性能

以自制的粒径均一分散P(St-AA)聚合物微球为模板,制备了P(St-AA)/Fe_2O_3纳米颗粒,热处理后获得的纳米磁性空心微球;在溶胶凝胶法制备La掺杂TiO_2方法的基础上,制备了以磁性空心微球为载体的空心磁性微球负载La掺杂TiO_2,通过紫外光催化实验表明,该产品降解亚甲基蓝的效率优于同等条件制备的La掺杂TiO_2。通过SEM、TEM对产物的形貌和微观结构进行了表征。     

磁性Fe_3O_4/聚苯胺纳米纤维的制备及其固定漆酶研究

合成优良的漆酶固定化载体有利于其进一步应用。通过将磁性纳米颗粒包埋在苯胺的聚合物中形成磁性Fe_3O_4/聚苯胺纳米纤维,作为漆酶固定化载体。透射电镜和红外图谱分别显示了载体的形态结构特征。不同比例的Fe_3O_4与苯胺对载体结构没有明显影响,但会影响酶的负载量。合成载体最大酶负载量为210 mg/g,固定漆酶后的载体导电性能发生变化。固定化漆酶最适pH从4偏移到3.5,在酸性pH范围保持较高的酶活性,最适温度为60℃;在50℃下孵育240 min,能保持约50%的酶活性,于4℃下保存30 d能保持约60%的酶活性;重复使用8次后还能保留70%的酶活性;结果证实了磁性Fe_3O_4/聚苯胺纳米纤维成功合成,对酶有较高的负载量。随着Fe_3O_4的比例增加,载体对漆酶的负载量却减少;漆酶与载体间存在有一定电子交流。固定化漆酶的最适pH向酸性偏移可能和聚苯胺的导电性有关,合成载体显示出良好的热稳定性、储存稳定性和重复使用稳定性,表明磁性Fe_3O_4/聚苯胺纳米纤维是一种优良的酶固定化载体,可以实现酶的高效固定化。     

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.     

以改性松香为交联剂的甲硝唑磁性分子印迹固相萃取材料的制备、表征及分子识别性研究

本文以改性松香(马来松香丙烯酸乙二醇酯)为交联剂,采用表面印迹-悬浮聚合法制备对甲硝唑(MNZ)具有特异选择性的磁性分子印迹聚合物(MMIPs)微粒。首先在以共沉淀法合成的Fe_3O_4钠米粒子(Fe_3O_4NPs)表面包裹油酸(OA)形成Fe_3O_4@OA NPs;然后,以模板分子甲硝唑、功能单体甲基丙烯酸、交联剂改性松香、Fe_3O_4@OA NPs发生共聚合反应形成MMIPs。通过单因素实验对MMIPs的合成条件进行优化。采用场发射扫描电镜(FESEM)、傅利叶变换红外光谱(FT-IR)、振动样品磁强分析(VSM)、热重分析(TGA)和吸附实验等方法对MMIPs的形态、结构、磁性、热稳定性和分子识别特性等进行表征。结果表明MMIPs的粒径均匀,具有较强热稳定性,快速的磁响应性以及分子识别特异性;在外加磁场作用下,MMIPs可快速将甲硝唑与样品基质分离,大大提高了样品前处理的实验效率。MMIPs作为一种新型固相萃取材料,可以从化妆品样品中选择性分离和富集违规添加的甲硝唑,可应用于化妆品的安全检测。     

制备硅包覆的磁性微球用于蓖麻叶DNA的提取

目的:采用溶剂热方法合成Fe3O4磁性微球,在其表面进行硅包覆,将其应用于蓖麻叶染色体DNA提取.方法:利用透射电子显微镜(TEM),红外光谱仪(FT-IR),振动磁强计(VSM)对合成的磁性微球进行表征,最后用电泳验证核酸.结果:合成的硅包覆的磁性微球粒径均匀、具有超顺磁性和高饱和磁含量.对蓖麻叶染色体DNA提取,A260/A280达到1.83,产率为0.556mg/g.结论:与传统氯仿-异戊醇抽提法相比,基于硅包覆磁微球的磁目相提取DNA方法具有操作简便,周期短,提取率高,产品纯度高等优点.     

Protein A磁性纳米颗粒载体的制备及应用

本研究采用本课题组合成的表面氨基化磁性纳米微球,首先通过化学共价交联制备了葡萄球菌Protein A磁性纳米微球载体（SPA-MP）,并探讨了载体制备的优化条件。然后根据生物分子特异性亲合作用原理,在外加磁场的定向控制下,通过亲和吸附、清洗和解吸附等操作,探讨了SPA-MP载体在抗体分离纯化领域的应用可行性。载体制备优化实验结果显示,通过改变蛋白质浓度、交联剂浓度和交联剂活化时间可以制备不同表面密度的SPA-MP载体。300 μg SPA,2.5% (V/V)戊二醛浓度和3小时的活化时间可以获取表面密度高达35 mg SPA/g磁性纳米微球的载体。此外,应用结果显示每克SPA-MP磁性微球载体可以结合高达14 mg 的CD25抗体,同时可有效地分离纯化人抗血清样品中的IgG抗体。     

用壳聚糖纳米磁性微球纯化血红细胞超氧化物歧化酶

本研究旨在用壳聚糖-聚丙烯酸纳米磁性微球纯化血红细胞超氧化物歧化酶。采用了接枝共聚法,以K2S2O8为引发剂,使壳聚糖(CTS)与聚丙烯酸(PAA)进行自由接枝共聚合成含有两性基团(-NH3,-COOH)的壳聚糖-聚丙烯酸纳米微球。化学共沉淀法制备Fe3O4磁流体,以戊二醛为交联剂,制备壳聚糖-聚丙烯酸纳米磁性微球。用傅里叶变换红外光谱仪对磁性微球结构进行检测。JEM-4000EX电镜技术对微球粒径,形貌进行表征。SOD试剂盒测定各步骤Cu-ZnSOD酶活性。结果表明,壳聚糖-聚丙烯酸纳米磁性微球有较好的粒径分布、磁响应性及蛋白吸附特性。纯化后酶比活性达6 727 U/mg,产品得率21.1%,活性回收85.7%。壳聚糖-聚丙烯酸纳米磁性微球经血液纯化血红细胞SOD具有可再生性、易操作性,其纯化效果取决于金属Cu2+的螯合程度。     

磁性复合微球固定化酶制备过程及其研究进展

磁性复合微球作为一种优良的载体,广泛应用于生物医学和技术上,如蛋白纯化、药物绑定、酶固定化等.磁性复合微球制备过程包括纳米磁性粒子合成、磁性复合微球制备,将酶与经表面戎基、氛基、环氧基等功能基团修饰或直接与磁性微球共价结合,或者与表面经金属离子鳌合的磁性微球吸附从而实现酶固定化.本文介绍了磁性复合微球的制备过程及其在固定化酶方面的研究进展.     

环氧基高分子磁性复合微球固定化木瓜蛋白酶的研究

研究以甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)为单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)为交联剂,聚乙烯醇(PVA)为分散剂,在Fe3O4磁性纳米粒子存在的条件下,合成了交联度为25%的磁性高分子复合微球(GMAE-DMA).并以这种微球为载体,进行了对木瓜蛋白酶的固定化研究.探讨了最佳的固定化条件如下:温度为25℃,反应时间20h,pH值为8.5,给酶量为160mg/g.同时以酪蛋白为底物,研究了固定化酶的酶学性质,结果表明:固定化酶对不同pH值环境的耐受力、热稳定性和操作稳定性都有较大幅度的提高.实验证明这种高分子磁性复合微球是一种优良的固定化酶载体.     

人脐血CD133细胞的分离及其体外扩增的研究

目的:探讨免疫磁性纳米粒子分离人脐血CD133细胞的方法,了解分离出的CD133细胞在体外短期培养中的变化及其在体外扩增的可能性。方法:通过化学沉淀法制备具有超顺磁性的r-Fe_2O_3纳米粒子,在其表面包裹具有生物亲合性的二氧化硅,并在其表面通过化学修饰使其成为生物功能化的磁性纳米粒子。再通过一定的化学连接方法将单克隆抗体CD133连接到生物功能化的磁性纳米粒子表面使其成为免疫磁性纳米粒子,然后利用自制的免疫磁性纳米粒子从单个核细胞中分离出CD133细胞,并分别对单个核细胞和CD133细胞在体外短期培养中的动态变化进行了初步观察和比较。结果:经免疫磁性纳米粒子分离的脐血中CD133细胞平均数为(5±1．4)×10~7/ml,占单个核细胞数的(3±0．3)%;单个核细胞(对照组)和CD133细胞(实验组)分别进行红、粒系集落扩增培养14天、21天,实验组中两种造血祖细胞集落扩增倍数都明显高于对照组(P＜0．01)。结论:使用自制的免疫磁性纳米粒子能较好的分离脐血中的CD133细胞,分离与纯化出来的CD133细胞不仅细胞活力不受影响,而且与单个核细胞相比具有更强的增殖能力。     

链霉亲和素磁珠的合成及其用于AMP适配子传感器的研究

γ-Fe2O3是一种磁性极高的磁氧铁,被广泛用于磁性分离,然而将γ-Fe2O3磁性纳米粒子用于适配子生物传感器来研究微生物细胞中的低相对分子质量产物却鲜有报道.经非水相法合成的γ-Fe2O3磁性粒子成晶效果好,粒径为19 nm,具有良好的磁力.通过正硅酸乙酯:TEOS(ethyl silicate;tetraethyl orthosilicate)进一步处理形成在水相中分散好、粒径均匀、磁性优良的核壳型磁性纳米微球.修饰上链霉亲和素纳米微球与生物素修饰的DNA连接起来,可用于探讨和研究微生物体内的底物AMP(Adenosine Monophosphate).基于适配子与底物结合发生构象转变的原理对该适配子传感器灵敏度、特异性及活体细胞的研究进行了探讨,实验结果表明:这种新型的AMP适配子生物传感器的检测下限达到了纳摩级,且具有非常好的底物特异性,在活体中的检测亦呈现一定趋势.     

核-壳型磁性纳米微球的制备及在核酸提取中的应用

目的:改进传统的溶胶-凝胶方法而制备得表面包裹SiOZ的核-壳型磁性纳米微球,然后将表面连有链霉亲和素的磁性纳米微球应用于生物样品中核酸的分离.方法:用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR),X射线衍射仪(XRD)和磁强计(VSM)对得到的纳米微球进行表征,最后用电泳验证核酸.结果:表明制备得到的磁性纳米微球表面包裹Si02,粒径均匀,分散性良好,并且具有超顺磁性和较大的比饱和磁化强度.电泳结果表明磁性微球可以很好地从细胞悬液、组织、血液等样品中分离得到高质量的核酸.结论:该方法简便快速有效,其过程不需要使用任何有毒溶剂,操作简单.     

壳聚糖纳米磁性微球固定脂肪氧合酶的研究

实验采用溶胶凝胶法制备了纳米磁性Fe3O4,并用壳聚糖对颗粒2四川大学,生命科学学院,四川成都表面进行了表面修饰得到壳聚糖纳米磁性微球复合载体,再以戊二醛为交联剂将脂肪氧合酶固定在复合载体上,并测定了不同因素对游离酶和固定化酶活性的影响;实验表明,微粒在电镜观察下呈亮黑色球状,直径约为150nm,并具有良好的磁性,固定在载体上酶的含量约为7.6%,游离酶的最适温度为30℃,最适p H8.0,而固定化酶的最适温度为30℃,最适p H9.0,当H2O2浓度为12.0 g/L时,游离酶和固定化酶的活性最强;实验结果表明通过交联的方法成功将脂肪氧合酶固定在了纳米磁性四氧化三铁颗粒上,并表现出了较好的活性。     

葡聚糖包被的纳米磁粒子制备及其在H-22细胞标记中的应用

利用化学共沉淀法制备近微米级葡聚糖T-40包被的超顺磁纳米氧化铁(SPIO)粒子。用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、红外光谱等手段对其性质进行表征。XRD确定所制备的粒子主要为Fe3O4晶体,具有超顺磁性且饱和磁化强度为64.396emu/g;TEM显示无机核心粒径约为20nm;被葡聚糖包被后,AFM显示粒子呈扁平长方体形貌,三维尺寸为(200～300)nm×(400～600)nm×(50～70)nm。在超声作用下,该类粒子能够对小鼠H-22肝癌细胞进行标记,说明所制备的磁性纳米粒子具有作细胞磁性标记物的特性,同时超声也可促进H-22细胞快速装载磁性微粒。     

基于硒化镉量子点磁微球的微悬臂梁式免疫传感器片上磁分离

应用了以硒化镉量子点为荧光探针,具有磁性和抗体双重靶向功能的聚苯乙烯磁微球.设计了基于此种磁微球的新型微悬臂梁式免疫传感器,满足在液相环境中,借助嵌入到聚苯乙烯磁微球的荧光探针及微球表面的特异性抗体探针,达到生物分子的定性检测,借助具有纳米机械响应的微悬臂梁及微平面电感线圈,达到生物分子的定量检测及传感器的复用性,解决传统微悬臂梁式免疫传感器的不足.着重对三种粒径尺寸的硒化镉量子点进行了表征,同时针对片上磁分离的机理,梁上微电感线圈的结构,微磁场对磁微球的吸引进行了研究,设计并优化出满足新型微悬臂梁式免疫传感器所需的蛇形微平面电感线圈.通过生物磁分离实验,验证了设计及优化的结果,实现了用于生物分子分离的片上磁分离技术.     

液相沉积法制备聚(苯乙烯-丙烯酸)／铁的氧化物纳微核壳粒子

描述了一种基于液相沉积法制备纳微核壳粒子的新方法,即以聚(苯乙烯-丙烯酸)乳胶粒子为模板,利用静电相互作用和液相沉积的方法,将氢氧化铁包覆在模板粒子表面,形成聚(苯乙烯-丙烯酸)/铁的氧化物核壳纳米复合粒子。通过TEM和SEM观察,Fe2O3晶粒在模板粒子表面生长并呈草莓状,壳层厚度均匀。该特殊结构有利于通过煅烧除核的方法获得硬质空心磁球。     

纳米级Fe3O4磁性粒子与人肝癌细胞HepG-2及人正常肝细胞L02作用的生物学行为的实验研究

目的:对纳米级Fe3O4磁性粒子与人肝癌细胞HepG-2及人正常肝细胞L02作用的生物学行为进行实验研究。方法:通过化学沉淀法制备粒径为10nm左右的纳米级Fe3O4磁性粒子,观察其表征;将不同浓度纳米级Fe3O4粒子加入培养液分别与HepG-2混合培养检测凋亡坏死率;将相同浓度粒子分别与HepG-2和L02混合培养,对两者作用的差异进行动态观察比较。结果:纳米级Fe3O4磁性粒子能在肝癌细胞HepG-2细胞内稳定存在72小时以上,有良好的生物相容性;透射电镜观察到Fe3O4磁性粒子主要分布于细胞的溶酶体及吞噬泡内。共培养1小时后即有较多的纳米磁性粒子进入HepG-2内,而3小时后才见L02细胞内有少量的磁性粒子进入。结论:此实验结果为磁性纳米粒子与肿瘤细胞微观结构的作用提供了有意义的实验数据,并可能对应用磁性纳米粒子治疗恶性肿瘤提供有价值的依据。     

偶联剂修饰纳米磁性微球的制备及其表征

以三氯化铁水溶液作原料,采用部分还原沉淀法,通过控制一些影响反应的参数,制备纳米磁性微球(Magnetic nanoparticles,MNPs),并用道康宁Z-6040硅烷偶联剂对其进行了表面修饰。利用透射电镜、X-射线衍射、红外光谱、古埃磁天平、可见光分光光度计等手段对MNPs的形貌、粒度分布、物相组成、表面包覆官能团、磁化率、分散性等进行了表征。用硅烷偶联修饰前后粒度分布呈高斯正态分布,主要集中在10～25mm;主要物相为Fe3O4晶体,另外还夹杂着少量γ-Fe2O3;分散性得到改善的同时,磁响应性保持良好。