不同粒径口蹄疫病毒样颗粒-ZIF-8复合物诱导小鼠的体液免疫效果分析

为进一步提高口蹄疫(foot-and-mouthdisease,FMD)病毒样颗粒(virus-likeparticles,VLPs)疫苗的免疫效果，本研究采用仿生矿化方法，将Zn2+和2-甲基咪唑按照不同浓度配比制备了不同粒径的FMDV VLPs-沸石咪唑骨架-8 (zeolitic imidazolate framework-8, ZIF-8)复合物，以探究尺寸效应对免疫效果的影响。结果显示，成功制备出3种不同粒径的FMDV VLPs-ZIF-8，粒径分别约为70、100、1 000 nm。细胞毒性和组织病理学试验表明，3种复合物均具有良好的生物安全性。小鼠免疫试验表明，3种复合物均能明显提高中和抗体和特异性抗体水平，并且随着复合物体积的减小，其免疫效果也随之增强。本研究表明，ZIF-8包封FMDV VLPs可显著增强其免疫效果，且具有尺寸依赖性。     

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。     

涡旋磁纳米颗粒——崭新的生物医用磁性纳米平台

相比于超顺磁性纳米颗粒,具有涡旋磁畴的磁性纳米颗粒,由于独特的磁化闭合分布、较大的粒径尺寸及外加磁场中的磁化翻转特性,使得其兼具弱的颗粒间磁相互作用和更优异的磁学性能,在生物医学领域展现出了更好的应用优势和潜力.本综述结合近年来国内外对涡旋磁畴的研究及涡旋磁纳米颗粒在生物医学领域的报道,提出了一类新型的生物医用涡旋磁溶胶体系,并以涡旋磁氧化铁纳米盘和纳米环为例,介绍了涡旋磁纳米颗粒的化学合成,并着重论述了这类具有独特涡旋畴结构的纳米颗粒在磁共振成像、抗肿瘤治疗等生物医学应用上的最新研究进展.     

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。     

磁纳米颗粒标记脂肪干细胞向软骨分化及体外MRI示踪的实验研究

目的:探讨磁纳米颗粒(magnetic iron oxide particles,MIOP)体外标记脂肪间充质干细胞(ASCs)向软骨分化及MRI示踪的可行性。方法:从小鼠脂肪组织中分离培养、扩增脂肪间充质干细胞(ASCs),流式鉴定细胞表型后,分别采用不同浓度(25μg/mL,50μg/mL)的MIOP标记ASCs并向软骨细胞诱导分化。普鲁士蓝染色和透射电镜(TEM)鉴定细胞内磁纳米铁颗粒分布情况,应用3.0T MRI体外检测标记软骨细胞MRI信号。结果:从脂肪组织中可以分离获得大量高表达CD90、CD105、Sca-1的ASCs,不同浓度(25μg/mL,50μg/mL)的MIOP与ASCs共同孵育24小时后,普鲁士蓝染色发现ASCs随MIOP浓度的增加,蓝染程度逐渐加深且标记的ASCs可以向软骨细胞分化;TEM证实细胞内分布大量的黑色纳米铁颗粒。体外MRI T2序列证实随着MIOP浓度(25μg/mL,50μg/mL)的增加MRI信号值逐渐减低且具有统计学差异(P0.05)。结论:MIOP可以标记ASCs向软骨分化,体外应用MRI可以对其进行示踪。     

纳米磁性颗粒标记的免疫层析法定量检测人乙型肝炎表面抗原

目的:应用纳米磁性颗粒标记的免疫层析法,研制可应用于乙肝表面抗原(HBsAg)快速定量检测的层析试纸条。方法:用1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)交联的方法标记纳米磁珠,喷膜仪喷点硝酸纤维膜;根据双抗体夹心法原理建立免疫层析试纸条,对HBsAg特异性抗体捕获的磁信号进行检测,并对磁信号检测结果进行统计学分析和评价。结果:建立了HBsAg纳米磁性免疫层析试纸条,最低限度检测为0.1 ng/mL的HBsAg抗原,检测灵敏度达到了同类产品ELISA分析法的标准,且检测时间控制在5 min内;经检测临床血清标本证实,该方法可根据磁信号定量检测乙肝患者血清中HBsAg的浓度。结论:HBsAg纳米磁性免疫层析方法具有简单快速、灵敏度高的特点,可应用于临床血清样本中HBsAg的检测;该方法为体内极微量抗原抗体的快速检测建立了新模式。     

以叶酸偶联纳米Fe_3O_4颗粒的合成和标记肿瘤实验研究

目的:研究叶酸偶联的超顺磁Fe3O4纳米颗粒对活体肝癌标记效果和MRI成像功能。方法:以铁盐、十二烷基苯磺酸和3-氨基丙基3-乙氧基硅烷为原料,通过共沉淀法合成了APTES修饰的超顺磁Fe3O4纳米颗粒,通过酰胺化法合成了叶酸偶联的超顺磁Fe3O4纳米颗粒,以X射线衍射仪、透射电镜、红外光谱仪、振动样品磁强计、动态光散射仪对合成材料进行表征,采用SRB法对叶酸偶联的超顺磁Fe3O4纳米颗粒细胞进行安全性检测,同时建立活体瘤鼠动物模型,对其在叶酸偶联的超顺磁Fe3O4纳米颗粒标记前后进行MRI成像对比检测,每个肿瘤组织块各取2套切片,分别行苏木素-伊红染色和普鲁士蓝染色,观察肿瘤组织光镜下形态及组织内含Fe情况。结果:所制备的叶酸偶联的Fe3O4纳米颗粒为立方相的Fe3O4,粒径约8 nm左右,水合直径25.7nm,呈近似球形,表面分布有羧基等功能基团,呈超顺磁特性,饱和磁化强度为51 emu/g Fe。叶酸偶联的超顺磁Fe3O4纳米颗粒对人皮肤成纤维细胞(HSF)的生长与生理盐水对照组的影响一样,无明显抑制细胞生长的表现。同时,磁共振成像和染色结果均显示肿瘤的存在。结论:叶酸偶联的超顺磁Fe3O4纳米颗粒,不仅细胞毒性小,而且因其表面的叶酸与叶酸受体之间的高强结合力。同时,它能通过这种结合作用被高效介导进入肿瘤细胞内,增强MRI成像中肿瘤组织与周围正常组织的对比度,有利于肿瘤细胞的标记、示踪和靶向检测,是一种很有应用前景的肿瘤细胞靶向检测物质。     

酸性条件下耐酸产甲烷颗粒污泥的培养及特性*

分别采用中性颗粒污泥和河底沉积物接种运行两个颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器,通过逐级降低pH的运行策略,驯化和培养了耐酸产甲烷颗粒污泥,两个EGSB反应器均能在pH5．8-6．2条件下稳定运行,容积负荷可达5．5-7．5kg COD,(m^3／d),COD去除率约90％;两种颗粒污泥在低pH值下均能保持较高的产甲烷活性,pH5．5时,仍能保持pH7．0时活性的51．8％和55．6％;还对耐酸颗粒污泥的粒径分布、沉降性能、金属元素含量、微观结构及细菌在颗粒表面和内部的分布等进行了研究。     

磁泳分离细菌新方法的研究

从酸性矿坑水中富集培养分离到的嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidans）[1-2] 菌同趋磁细菌具有一定的相似性。通过显微镜观察发现,部分浸矿细菌在外加磁场的作用下具有微弱的趋磁性,基于菌种的这种特性,设计了磁泳分离仪,对其在磁场作用下泳动（磁泳）进行分析,经磁泳后的近磁、远磁菌的生理特性有较大的差异。从用涂布平板法获得的近磁菌纯培养A. ferrooxidans菌体中,分离得到纳米磁性颗粒,能谱分析表明,其主要成分为Fe和O元素。实验结果证明,A. ferrooxidans具有微弱趋磁性,采用磁泳分离该类菌体内含有磁性颗粒的细菌是可行的,这一分离技术的进一步完善和改进将为传统的微生物菌种分离提供一种新型分离技术,也将大大促进趋磁细菌的研究,而且它与浸矿工艺的结合将大大促进我国生物冶金的研究步伐。     

磁细菌和细菌磁的研究进展

磁细菌具有磁性趋向性,可沿地球磁场磁力线向磁极移动,甚至在磁力较弱的地域也是如此.Blakemore (1975)首先进行了描述,他们分布广泛,主要存在于海水,淡水的生物沉积物中.磁细菌能够合成胞内磁铁颗粒(Fe_3O_4),因而具有磁性趋向性.这些磁粒在50～100nm的特定范围内为膜所包围,10～20个颗粒相连成线状,构成细菌磁.许多研究者已成功研制了生产细菌磁的机械装置,但到目前为止,还设有细菌磁直接应用的报道.     

趋磁细菌磁小体研究进展*

趋磁细菌能在细胞内形成由膜包裹的纳米级单畴磁性颗粒——磁小体。磁小体的形成是受生物严格控制的矿化过程,包括铁离子的吸收、转运和结晶成核等。磁小体膜在磁铁矿(Fe3O4)晶体的形成中起着重要的作用。主要介绍近年来关于磁小体形成过程和参与这一过程的蛋白质等方面的一些重要研究进展。     

趋磁细菌及磁小体在肿瘤治疗中的应用

提高抗肿瘤药物的靶向性是肿瘤治疗、降低药物副作用的重要手段。在肿瘤组织内部由于癌细胞的快速增殖致使其形成低氧区,低氧区会对多种肿瘤治疗方案产生耐受。趋磁细菌 (Magnetotactic bacteria, MTB) 是一类能在细胞内产生外包生物膜、纳米尺寸、单磁畴磁铁矿 (Fe3O4) 或硫铁矿 (Fe3S4) 晶体颗粒-磁小体的微生物的统称。在磁场的作用下,趋磁细菌可凭借鞭毛运动至厌氧区。趋磁细菌在动物体内毒性较低且生物相容性良好,其磁小体与人工合成的磁性纳米材料相比优势显著。文中在介绍趋磁细菌及其磁小体生物学特点、理化性能的基础上,综述了趋磁细菌作为载体偶联药物进入肿瘤内部,并通过感受低氧信号定位于肿瘤低氧区,以及趋磁细菌竞争肿瘤细胞铁源的研究进展,总结了磁小体运载化疗药物、抗体、DNA疫苗靶向结合肿瘤的研究进展,分析了趋磁细菌及磁小体肿瘤治疗中面临的问题,并对趋磁细菌和磁小体在肿瘤治疗中的应用进行了展望。     

动物地磁导航机制研究进展

地磁场是地球重要的物理场,它不仅能保护地球生物免受太阳风及其他宇宙射线的伤害,阻挡地球生命赖以生存的大气圈和水圈被剥蚀,为地球生物提供一个温和的生存进化环境,而且其强度、偏角和倾角能为动物迁徙提供定位导航参考。目前,行为学研究已经发现许多鸟类、爬行类、两栖类、哺乳类等动物都能够利用地磁场导航。动物感知地磁场的磁感受器(magnetoreceptor)、磁信息的感知机制和信号传递通路一直是动物地磁导航研究的焦点和难点,但目前对它们的了解并不十分清楚。基于国内外学者最近的研究成果,本文首先介绍三种主要的磁感知机制及其相应的证据:电磁感应、基于光受体的磁感知及基于磁铁矿纳米颗粒的磁感知。其次,总结鸟类基于光受体和磁铁矿纳米颗粒的磁感知神经通路和相应的磁信息响应脑区:(1)眼睛视网膜上光依赖的磁感受器——隐花色素通过视觉通路与大脑联系获取准确方向信息;(2)上喙或内耳中的磁铁矿纳米颗粒磁感受器,通过三叉神经或内耳听壶传入神经将感知的磁场强度信息传至脑干前庭区域,获得"导航图"信息。最后,简要总结近年来哺乳动物地磁导航的研究进展,并指出动物地磁导航研究当前亟待解决的几个重要科学问题。     

蛋白A-葡聚糖-Fe_3O_4纳米磁珠的制备及对IgG分离纯化

蛋白A(Staphylococcal Protein A,简称蛋白A或SPA)是对IgG有特异性吸附能力的生物配基,将其偶联到葡聚糖修饰的Fe3O4纳米磁珠上,研究SPA纳米磁珠对IgG的纯化能力。采用高温多元醇法合成不同粒径的纳米磁珠,研究磁珠粒径对IgG吸附量的影响,并对磁珠静态载量、吸附时间、可重复性进行研究,为工业化应用提供理论依据。通过控制反应体系中NaOH的浓度成功地合成了平均粒径从30 nm到200 nm的Fe3O4纳米磁珠,通过吸附量试验证明了磁珠粒径对IgG吸附量有较大影响,当磁珠平均粒径在101.5 nm时对IgG的吸附量最大,静态吸附载量为84.85 mg/mL,亲和常数为3.48×106 M-1。对磁珠进行5次循环再生试验后,磁珠的吸附性能没有明显的降低。利用磁珠能高效快速地从人血清中纯化到IgG,纯度达到93.5%(SDS-PAGE),回收率为88.7%。因此,这种磁性分离基质在IgG纯化中有较大的应用潜力,     

免疫磁珠分离技术联合流式细胞术检测ENU致大鼠体内Pig-a基因突变

目的结合免疫磁珠分离技术和流式细胞术两种方法,对大鼠外周血突变型红细胞进行富集和检测,优化大鼠外周血Pig-a基因突变试验方法。方法用20、40和80 mg/(kg·bw)剂量的N-乙基-N-亚硝基脲(Nethyl-N-nitrosourea,ENU)连续3 d给予SD大鼠,在染毒前、染毒后第7、14和28天分别采集大鼠外周血,经免疫磁性分离柱富集RET~(CD59-)和RBC~(CD59-),用流式细胞术分别对免疫磁珠分离柱前和柱后的外周血红细胞进行计数。结果与对照组相比,ENU各剂量组的RET~(CD59-)和RBC~(CD59-)发生率均显著升高(P0.05);采用免疫磁珠分离技术后,可以在3 min内完成一个样品的Pig-a基因突变检测,分析的RET~(CD59-)或RBC~(CD59-)细胞数量分别最高可达2×10~4个或9×10~4个。结论本研究联合运用免疫磁珠分离术和流式细胞术,建立并优化了大鼠体内Pig-a基因突变试验方法,实现了高通量检测,提高了试验的准确性和效率。     

基于免疫纳米颗粒强化的压电免疫传感器检测大肠杆菌O157︰H7

摘要：【目的】结合纳米技术建立检测大肠杆菌（Escherichia coli）O157︰H7高灵敏检测技术。【方法】采用化学共沉淀法制备出核心粒径约为10 nm的免疫纳米磁颗粒,柠檬酸钠还原法制备粒径约为20 nm的免疫胶体金。压电免疫传感器通过金黄色葡萄球菌蛋白A（Protein A from Staphylococcus aureus SPA）法将抗体固定于石英晶振上,两种免疫纳米颗粒借助不同的抗体连接于传感器上对检测频率信号进行放大。【结果】SPA在石英晶振上的最佳固定浓度和时间为1.2 mg/mL和40 min,抗体的最佳固定浓度和时间为1.0 mg/mL和60 min。压电免疫传感器通过两种免疫纳米颗粒的放大作用,使其对大肠杆菌O157︰H7的检测限从104 cfu/mL提高到101 cfu/mL。【结论】免疫纳米颗粒强化对压电免疫传感器的检测频率信号具有很好的放大效应,可以明显提高其检测灵敏度。     

生物地磁响应研究进展

地球上的生物每时每刻都受到地球磁场的影响.本文从介绍磁场及地球磁场入手,详细阐述了生物对地球磁场的磁响应现象.从候鸟到厌氧细菌,大量生物已被证实可对磁场产生生理和行为响应,即表现为磁场影响生物的生理发育,且提供地磁信息作为"罗盘"与"地图",指导动物远距离迁徙或短距离扩散等.关于生物磁响应的机制,目前有两种假说得到广泛认可,即磁颗粒介导的磁受体假说和依赖光并基于自由基对的磁响应假说,而近期由中国科学家提出的磁蛋白生物指南针模型更是引起了广泛关注,但至今尚缺乏生物活体验证.目前,全球变化背景下的地磁场变化面临加剧风险,而国际上(尤其是国内)对生物磁响应现象的研究才刚刚起步,相关研究亟待深入开展,以便为应对地磁场变化提供基于生物磁响应的科学依据.     

生物磁谱分析技术在OA患者关节液磨屑颗粒评估中的初步应用

目的:随着人群的老龄化,骨关节炎(osteoarthritis,OA)已成为老年人最常见的疾病之一,严重影响老年人生活质量。而OA传统的诊断方法敏感性差,往往在确诊时,疾病已经发展到了晚期。本研究拟运用生物磁谱分析技术(bio-ferrography)来初步分析研究OA患者关节液中磨屑颗粒的参数,进而为OA的早期诊断提供依据。方法:选取符合纳入标准的2017年9月至2017年12月我科住院收治的OA患者。采集患者关节液后,运用bio-ferrography技术分离、收集关节液中的软骨磨屑颗粒和骨性磨屑颗粒,进一步通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观测磨屑颗粒的外形、数量和大小等参数。结果:随着患者OA等级的进展,软骨颗粒和骨性颗粒的数量均在增加,磨屑颗粒外形变得越来越锐利和不规则。在Kellgren-Lawrence(K-L)1级OA患者的关节液中,无骨性颗粒的存在,在K-L 1～3级OA患者的关节液中,软骨颗粒数量显著多于骨性颗粒。结论:我们初步探讨了通过bio-ferrography技术观测OA患者关节液中的磨屑颗粒,并评估了不同K-L分级OA患者关节液中磨屑颗粒的统计学特点,为今后建立以bio-ferrography技术为基础的OA早期诊断标准奠定了基础。     

甘蔗宿根矮化病多克隆抗体和免疫磁珠的制备

本研究通过制备Lxx(Leifsonia xyli subsp.xyli)免疫磁珠,实现对甘蔗Lxx进行分离,用于病原菌与甘蔗互作的深入研究。以RSD PCR检测呈阳性的感病甘蔗为材料,分离培养Lxx抗原进行多克隆抗体制备,利用磁性Fe3O4纳米粒子与Lxx多克隆抗体偶联制备免疫磁珠。根据菌落的形态特征,并结合PCR验证确认所分离到的菌是甘蔗宿根矮化病的致病菌Lxx,免疫兔子后获得了较好的多克隆抗体,间接ELISA测定Lxx多克隆抗体的效价高于204 800。免疫磁珠外观成球性较好,粒径大小在125-268 nm之间,对菌培养液中Lxx亲和性强分离物可用于进一步的PCR实验。Lxx免疫磁珠的成功制备,能够快速实现Lxx的分离与富集,为Lxx与甘蔗互作时期下甘蔗感病性检测和病原菌的富集提供了便捷高效的技术手段。     

基于超微小ZnFe_2O_4纳米颗粒的新型T_1造影剂的制备及应用研究

非Gd型T_1造影剂的开发是近年来MRI造影剂的重要研究方向。本工作通过高温热分解法制备了粒径为(3. 02±0. 62) nm的掺杂Zn的氧化铁纳米颗粒(ZnFe_2O_4),其r1弛豫度为2. 5 L/(mmol·s),r2/r1比值为2. 2。合成方法简便、经济,容易实现大量制备。以生物相容性的PO-PEG分子对颗粒进行修饰,使颗粒相转移至水溶液中,可保持长期稳定分散。最后,以ZnFe_2O_4为造影剂,对小鼠肿瘤部位进行MR成像,获得～11%的信号增强。本研究工作显示ZnFe_2O_4@PO-PEG具备作为高安全性非钆型T_1造影剂并应用于实际MR造影成像的良好潜力。