磁性微球表面功 能化的基团能与 生物高分子的多 种活性基团如种活性基团如 OH、-COOH、、 、 NH2共价连接， 共价连接， 共价连接 可在其表面稳定 地固定生物活性 物质(如抗体 如抗体、 物质 如抗体、抗 受体、 原、受体、酶、 核酸和药物等)。 核酸和药物等 。
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Part Part 1 1
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Part Part 1 2 在生物分离中的应用 2.2 蛋白质分离纯化
传统的蛋白质分离方法有盐析、有机溶剂沉淀法、 传统的蛋白质分离方法有盐析、有机溶剂沉淀法、膜分离技术和层析技 改变溶液的pH值 介电常数、温度或者是离子强度等因素。 术等，改变溶液的 值、介电常数、温度或者是离子强度等因素。 Herdt等利用羧基修饰的吸附 解离速度快的核壳型 等利用羧基修饰的吸附/解离速度快的核壳型 等利用羧基修饰的吸附 解离速度快的核壳型(FeO/PPA)磁性纳米 磁性纳米 颗粒与Cu-亚氨基二乙酸 亚氨基二乙酸(IDA)共价交联，通过 与组氨酸较强的亲和 共价交联， 颗粒与 亚氨基二乙酸 共价交联 通过Cu与组氨酸较强的亲和 能力实现了组氨酸标记蛋白的选择性分离
原理： 原理：改变病变组织中质子的自 自旋弛豫时间， 旋－自旋弛豫时间，从而达到增强 对比度的效果
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Part Part 1 3 在生物医学中的应用 3.2 在药物靶向中的应用
生物医学领域， 生物医学领域，磁性粒子经过表面修饰而带有一定电荷 或功能基团，可与特异性抗体结合， 或功能基团，可与特异性抗体结合，作为药物载体用于药 物的输运。 物的输运。 这种磁性载体能借助于外加磁场的导向作用， 这种磁性载体能借助于外加磁场的导向作用，将药物运 送到人体预定的病变部位进行控制释放， 送到人体预定的病变部位进行控制释放，这样即可以减少 毒副作用，不杀死正常细胞，又可降低药物用量， 毒副作用，不杀死正常细胞，又可降低药物用量，大大提 高了药物效率，因此被形象地称为“药物导弹 技术。 药物导弹”技术 高了药物效率，因此被形象地称为 药物导弹 技术。 靶向药物对磁性载体粒子要求比较严格， 靶向药物对磁性载体粒子要求比较严格，如生物相容性 可生物降解、无毒性、尺寸小、磁性强等。 好、可生物降解、无毒性、尺寸小、磁性强等。
在外加磁场作 用下软磁性高 分子微球可产 生磁性， 生磁性，并做 定向移动， 定向移动，磁 场去出后磁性 消失， 消失，由此可 方便地进行分 离和磁性导向。 离和磁性导向。
纳米磁性微球与 多数生物高分子 如多聚糖、 如多聚糖、蛋白 质等具有良好的 生物相容性。 生物相容性。在 生物工程， 生物工程，特别 是在生物医学领 域应用， 域应用，具有良 好的生物相容性 是非常重要的。 是非常重要的。
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Part Part 1 2 在生物分离中的应用 细胞分离---分类（正相/负相分离） ---分类 2.1 细胞分离---分类（正相/负相分离）
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Part Part 1 2 在生物分离中的应用 2.1 细胞分离 与传统方法相比： 与传统方法相比：
磁分离法操作缓和， 磁分离法操作缓和，确保生物活 性成分结构完整性; 性成分结构完整性 操作简单， 操作简单，所有的纯化步骤可在 一个试管中完成;无需昂贵的离心 一个试管中完成 无需昂贵的离心 色谱系统和超滤装置等; 机、色谱系统和超滤装置等 无需复杂的洗脱、 无需复杂的洗脱、去杂等精细操 作步骤，产物浓度大; 作步骤，产物浓度大 此外， 此外，磁分离技术很容 易实现分离分析的自动化。 易实现分离分析的自动化。
磁性微球由载体微球和配基结合而成。 磁性微球由载体微球和配基结合而成。理想的磁性微球为均匀的 球形、具有超顺磁性及保护性壳的粒子。 球形、具有超顺磁性及保护性壳的粒子。
磁性材料：金属（Fe、Co、Ni）；铁氧体（MeO·Fe2O3）；合金（FeCo）。 主要包括： 主要包括： 高分子材料 ： 如聚乙烯亚胺酶类、多糖（葡聚糖、果胶等）、球蛋白。 功能配基：如氨基(-NH2)、羧基(-COOH)、羟基(-OH)，使其表现具有疏水-亲水、 非极性-极性、带正电荷-带负电荷等不同的物理性质。
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Part Part 1 3 在生物医学中的应用 3.1 在核磁共振（MRI）中的应用 在核磁共振（MRI）
磁性颗粒外部包裹着特有病毒的抗体，注射入人体进行检测， 磁性颗粒外部包裹着特有病毒的抗体，注射入人体进行检测，一旦人体内存在 这种病毒，他们将与磁性颗粒上的抗体结合形成大的颗粒团，然后通过MRI（磁 这种病毒，他们将与磁性颗粒上的抗体结合形成大的颗粒团，然后通过 （ 共振成像）或者NMR（核磁共振）就能发现病毒的位置。 共振成像）或者 （核磁共振）就能发现病毒的位置。
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Part Part 1 3 在生物医学中的应用 3.2 在药物靶向中的应用
物理导向———利用外加磁场，使磁性药物载体在 利用外加磁场， 物理导向 利用外加磁场 病变部位富集，减小正常组织的药物暴露， 病变部位富集，减小正常组织的药物暴露，降低毒 副作用，提高药物的疗效。 副作用，提高药物的疗效。
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Part Part 1 2 在生物分离中的应用 2.1 细胞分离
免疫磁珠分离细胞已被广泛应用于人类各种细胞的分离， 免疫磁珠分离细胞已被广泛应用于人类各种细胞的分离，如T(CD3)、B(CD19) 、 淋巴细胞、内皮细胞(CD34)、造血祖细胞 巨噬细胞(CD14)、胰岛细 淋巴细胞、内皮细胞 、造血祖细胞(CD34)、单核 巨噬细胞 、单核/巨噬细胞 、 胰岛GK和 多种肿瘤细胞等。 胞(胰岛 和GLUT2（葡萄糖转运子）) 、多种肿瘤细胞等。 胰岛 （葡萄糖转运子）
蛋白质结合磁性微球示意图
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Part Part 1 2 在生物分离中的应用 2.3 DNA/RNA分离纯化 DNA/RNA分离纯化
分子生物学在分析复 杂的基因组时， 杂的基因组时，需要制 备高纯度的DNA RNA。 DNA或 备高纯度的DNA或RNA。 为了进行基因重组或 基因治疗，也需要对DNA 基因治疗，也需要对DNA 进行分离纯化， 进行分离纯化，得到其 纯品。 纯品。 使用磁性载体技术能 收到很好的DNA DNA分离纯化 收到很好的DNA分离纯化 效果。 效果。
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Part Part 1 3 在生物医学中的应用 3.2 在药物靶向中的应用
生物导向——将特定的抗体结合 将特定的抗体结合 生物导向 在磁性载体表面， 在磁性载体表面，通过与肿瘤细 胞表面的抗原性识别器发生特异 性结合， 性结合，使药物准确运送到肿瘤 细胞中。 细胞中。
相对于普通组织器官， 相对于普通组织器官，动物的肝 脾脏、肿瘤、 脏、脾脏、肿瘤、淋巴结等对磁 性纳米粒子或载药磁性纳米粒子 具有天然的蓄积能力， 具有天然的蓄积能力，因而可起 到很好的靶向效果
磁性纳米微球在生物中 的应用
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磁纳米粒子的应用
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简介 细胞分离 蛋白质分离 核酸分离 核磁共振成像（ 核磁共振成像（MRI） ）
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在生物分离方面的应用
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在生物医学中的应用药物Fra bibliotek向 肿瘤磁热疗
2
磁纳米粒子的应用
简介
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Part Part 1 1
简介
1.1 磁性微球结构
A.B 核壳型
C.混合型
D.多层型
简介
机械粉碎 蒸发凝聚 离子溅射 冷冻干燥 均相制备：共沉淀法、高温分解法、水热法 非均相制备：溶胶-凝胶法、微乳液 法、超声化学法等
1.3 磁性微球的制备
物理法 磁纳米 粒子 生物法 化学法
有机小分子复合 磁性复合 粒子 有机高分子复合 其它材料（SiO2等）
共混包埋 界面沉积 活化溶胀 单体聚合
Cell
MP
MP
T-Cell
MP MP
MP
MP
MP
Cell
MP
Cell
MP
+
MP MP
MP
T-Cell
MP
T-Cell
MP
MP
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Part Part 1 1
简介
1.3 磁性微球的制备
氨基硅烷修饰磁性纳米粒子原理图
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在生物分离方面的应用
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Part Part 1 2 在生物分离中的应用
多种生物实体的大小比较
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Part Part 1 2 在生物分离中的应用
互补的DNA 互补的DNA 和RNA 抗体和抗原
生物分子识别
酶与底物、辅酶 酶与底物、 生物素与亲和素 抗体与病毒、细菌、 抗体与病毒、细菌、细胞表面受体 。。。。。。
碱基互补法
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在生物医学中的应用
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Part Part 1 3 在生物医学中的应用 3.1 在核磁共振成像（MRI）中的应用
使用磁性纳米颗粒可以发现潜伏在人体中的病毒
磁共振成像（MRI） 磁共振成像（MRI）技术由于可以用来对生物内脏器官和软组织进行无 损的快速检测，作为临床诊断手段，目前它已经发展成为诊断软组织病变， 损的快速检测，作为临床诊断手段，目前它已经发展成为诊断软组织病变， 尤其是检测肿瘤的最为有效的方法之一。 尤其是检测肿瘤的最为有效的方法之一。
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Part Part 1 3 在生物医学中的应用 3.3 在肿瘤磁热治疗中的应用
利用生物靶向或磁场导向作用,将磁 利用生物靶向或磁场导向作用 将磁 性纳米粒子经由肿瘤的供血动脉引到 肿瘤部位，然后在肿瘤周围施加交变 肿瘤部位，然后在肿瘤周围施加交变 磁场， 磁场，磁性纳米粒子受到交变磁场的 作用而产热 产热（ ），从而起到 作用而产热（40-46oC），从而起到 ）， 热疗的作用。 热疗的作用。
不与非特定细胞结合
应用 条件
具有灵敏的磁响应性 在细胞分离介质中不凝结
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Part Part 1 2 在生物分离中的应用 细胞分离---分类（直接/间接法） ---分类 2.1 细胞分离---分类（直接/间接法）