磁纳米颗粒 郭洋
一 磁纳米颗粒的概述 磁纳米颗粒为一种处于纳米级(1~100nm)的磁性材料(Fe的氧化物为主).使其具备量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应等. 当磁纳米颗粒粒径小于其超顺磁性临界尺寸时,粒子进入超顺磁状态,无矫顽力和剩磁.具有较低的居里温度. 具有良好的磁导向性、生物相溶性和生物降解性等,可结合多种生物功能分子(酶、DNA、蛋白质等).
磁纳米颗粒处于单筹尺寸: 磁畴:指磁性材料内部的一个个小区域,每个区域由大量原子组成,每个区域之间的磁距排列方向不同.磁畴之间的交界称磁畴壁. 矫顽力:使铁磁质完全退磁需要的反向磁场的大小.
居里温度:是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时,该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。 超顺磁状态:指当磁性颗粒很小时(处于纳米级),常温下也可以呈现出磁极的随意性,这种状态叫做超顺磁状态.
二 磁纳米颗粒的制备 要求: 具有高的比饱和磁化强度,有利于靶向 操控. 具有低的剩余磁化强度,避免磁性团聚. 具有较小的粒径和较好的单分散性以使其具有均一的物理化学及生物学性能. 通常与高分子材料结合为核-壳型结构.
方法: 喷雾干燥法 冷冻凝聚法 乳化固化法 包埋法 等等
三 医学应用 磁靶向药物 细胞分离和免疫分析 磁性纳米颗粒对蛋白的吸附及固定化 基因治疗
1磁靶向药物 用生物高分子如氨基酸、多肽、蛋白、酶等包裹生物相溶性和散单分性好的无机磁性纳米颗粒,再与药物结合制成载药分子,在外加磁场作用下,通过磁纳米颗粒的磁性导向性使药物准确作用于病变部位,增强对病变组织的靶向行,降低对正常组织细胞的 伤害.
优点: 相比其他药物载体,磁纳米颗粒粒径比毛细血管还小1-2个数量级 在外加磁场的作用下靶向能力更加优越,定点滞留作用强 载药磁性纳米颗粒对机体无毒害作用,可通过人体肝脾自然排泄 通过控制磁性纳米颗粒形成的细微结构可以达到对药物的控释作用
2 细胞分离和免疫分析 磁性纳米颗粒性能稳定,较易制备,可与多种分子复合,使表面功能化.如果磁性表面镶嵌具有生物活性专一性抗体,在外加磁场的作用下,利用抗原抗体的特异性结合,就可以得到免疫磁性颗粒,利用它们可快速有效的将细胞分离或进行免疫分析,具有特异性高,分离快,重现性好等特点.
3 对蛋白酶的吸附及固定化 酶具有- COOH、- OH、- NH2 等活性官能团, 可通过物理吸附、交联、共价偶合、包埋、鳌合等方式和磁性微球结合, 具体实施法有吸附交联法、共价结合、过渡金属与酶的螯合、包埋法和共价键偶合法等。磁性纳米颗粒固定化酶能提高酶的生物兼容性和免疫活性、亲疏水性和稳定性; 易于将酶与底物或产物分离、操作简单易行; 可利用外部磁场控制磁性材料固定化酶的运动方式和方向, 提高固定化酶的催化效率
4 基因治疗 基因治疗是现在医学领域一大热点,目的是通过将遗传物质导入细胞或组织,进行疾病的治疗. 目前常用的遗传物质载体有2大类,病毒和脂质体
病毒载体:制备困难,装载外源DNA有限,能诱导宿主产生免疫反应及潜在的致瘤性. 脂质体载体:聚合物颗粒大小是影响转染效率的一大因素,制备重复性和稳定性较差且溶酶可以使进入细胞的脂质体降解. 磁性纳米材料:直径可达10nm以下,在外磁场作用下具有明显的靶向性.外包生物高分子对细胞无毒.具有巨大的表面能,有多个结合位点
磁性纳米材料通过磁导向作用解决了因靶部位载体浓度不足而引起的转染效率问题 DCIONP(一种外包葡萄糖的磁性四氧化三铁颗粒)可以在一定PH值下,保护目的DNA不被水解 是非生物材料,不会引起免疫反应 可介导外源基因的整和,以长期表达
四 前景 磁性纳米颗粒的制作很大程度上决定了其性能高低,进一步深入研究颗粒尺寸分布,颗粒形状,晶体结构之间的关系将有可能达到选材及优化的作用. 磁性纳米颗粒与生物高分子结合之间的相互作用及影响 磁性纳米颗粒的普及
谢谢