磁性纳米颗粒细胞内吞评价方法研究及进展

生物医学中超页磁性纳米粒的关键理化性质及其的应用超顺磁性纳米粒以生物相容性的材料作为搞合剂，以药物、蛋白、质粒等功能基团进行链接或载带，超顺磁性纳米粒在临床治疗领域应用广泛，女疾病诊断、药物靶向治疗、基因转染、医学成像、热疗和放疗等领域。

此外，超顺磁性纳米粒也用于细胞分离和分类及蛋白质分离纯化和核酸的提取等领域。

超顺磁性纳米粒是一种堪称理想的靶向药物纳米载体，通过靶向部位药物浓度的增高，提高治疗的有效性同时减少了不良反应，开辟了高选择性的治疗癌症的方法，是一种高效、经济、安全的纳米载体，将广泛应用于各种临床治疗手段。

标签：超顺磁性纳米粒；理化性质；生物医学；磁性靶向给药系统；磁热疗；造影剂磁性纳米粒子能在外加磁场作用下定向快速运动，从而可进一步缩短药物定向富集的时间，并且在交变磁场作用下，可以产生热效应，同时控制靶向药物的释放，被认为是一种比较理想的药物载体，在药物输运和定向治疗等方面具有巨大的应用潜力[1]。

超顺磁性氧化铁纳米粒（super-paramagneticironoxidenanoparticles，SPION）为近年来国内外靶向药物和医用纳米材料领域研究的最新进展，目前主要用于医学成像和疾病诊断、药物靶向治疗、肿瘤细胞的富集和分离等领域。

所谓”超顺磁性”一词引申自原子物理学中”原子自旋-自旋祸合”这一普遍物理学现象，是指某些具有磁性的颗粒，在晶粒尺寸足够小时，其热能κT（其中κ为玻尔兹曼常数，T为绝对温度）可足以引起晶粒自身在磁化方向上的波动，从而导致其磁化性质与顺磁体相似。

超顺磁性可用物理性质测量系统检测证实，当粒子的磁滞回线图显示没有剩磁及矫顽力，说明纳米粒子呈超顺磁性。

超顺磁性纳米粒子的粒径可在几纳米到几百纳米之间，除了具有一般磁性载药粒子的优点外，还具有以下优点：①比表面积大，载药率高，更易于在靶向部位浓集，实现低毒性：②链接或载带的功能基团或活性中心多，易于药物的载带和控制释放：③操作和贮存过程中不易产生磁性团聚：④不易被网状内皮系统的吞噬细胞迅速吞噬清除。

纳米药物内吞和胞内定位实验的实验原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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药物在肿瘤细胞中的内吞作用研究药物在肿瘤细胞中的内吞作用是一项重要的研究领域，它涉及到肿瘤治疗的关键机制和策略。

本文旨在探讨这一领域的最新研究进展并分析其应用潜力。

一、背景概述肿瘤是细胞异常增殖导致的病理性生长，严重威胁人类健康。

传统的肿瘤治疗方法包括手术切除、放疗和化疗等，但不同程度上存在副作用和疗效不佳的问题。

因此，研究人员开始关注药物在肿瘤细胞中的内吞作用。

二、药物内吞作用的意义药物内吞作用是指细胞通过细胞膜上的受体介导将药物颗粒吸附到细胞内。

这种作用能够增加药物在肿瘤细胞内的浓度，提高药物的治疗效果，并减少对正常细胞的损伤。

因此，研究药物内吞作用对于开发新的肿瘤治疗策略具有重要的意义。

三、内吞作用的研究方法目前，科学家使用多种技术手段来研究药物内吞作用。

其中，最常用的方法是荧光探针技术和细胞内吞实验。

荧光探针技术通过标记药物颗粒上的荧光物质，实现对药物内吞过程的实时观察和定量分析。

而细胞内吞实验可以通过体外细胞培养体系来研究细胞对不同药物的内吞效率。

四、药物内吞作用的影响因素药物内吞作用的效率受多种因素的影响，包括细胞类型、药物化学性质以及环境条件等。

例如，一些肿瘤细胞具有特定的受体表面，可以增强对特定药物的内吞作用。

此外，药物的颗粒大小、形状和溶解度也会影响内吞效率。

五、内吞作用在肿瘤治疗中的应用药物内吞作用在肿瘤治疗中具有广阔的应用前景。

通过利用药物的内吞作用，可以实现靶向治疗，提高治疗效果，并减少药物的副作用。

此外，还可以通过纳米药物载体来增强药物与肿瘤细胞的结合，进一步提高内吞效率。

六、未来研究方向尽管药物内吞作用在肿瘤治疗中具有巨大潜力，但目前仍存在一些挑战和问题。

例如，如何提高药物的内吞效率，以及如何选择合适的药物内吞途径等。

因此，未来的研究方向应该集中在解决这些问题，并进一步完善药物内吞作用的理论基础和应用方法。

七、结论药物在肿瘤细胞中的内吞作用是一项具有重要意义和广阔应用前景的研究领域。

一、实验目的1. 掌握磁性纳米颗粒的制备方法。

2. 研究磁性纳米颗粒的物理化学性质。

3. 对制备的磁性纳米颗粒进行表征。

二、实验原理磁性纳米颗粒是指粒径在1-100nm范围内的磁性材料，具有独特的物理化学性质。

本实验采用共沉淀法制备Fe3O4纳米颗粒，通过调节反应条件，得到具有超顺磁性的纳米颗粒。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、NaOH、柠檬酸、聚乙二醇（PEG）、蒸馏水等。

2. 实验仪器：电热恒温鼓风干燥箱、电子天平、磁力搅拌器、超声波清洗器、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）等。

四、实验步骤1. 制备Fe3O4纳米颗粒（1）将一定量的FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O溶解于蒸馏水中，配制成一定浓度的溶液。

（2）将溶液转移至三口烧瓶中，加热至80℃，加入适量的NaOH溶液，控制pH值在8.0-9.0之间。

（3）继续搅拌30min，使反应充分进行。

（4）将反应后的溶液转移至离心管中，离心分离，洗涤沉淀物，干燥后得到Fe3O4纳米颗粒。

2. 制备PEG羧基包裹的Fe3O4纳米颗粒（1）将一定量的PEG羧基和Fe3O4纳米颗粒加入三口烧瓶中，加入适量蒸馏水。

（2）加热至80℃，搅拌30min，使PEG羧基与Fe3O4纳米颗粒充分反应。

（3）反应结束后，将溶液转移至离心管中，离心分离，洗涤沉淀物，干燥后得到PEG羧基包裹的Fe3O4纳米颗粒。

3. 磁性纳米颗粒表征（1）FTIR分析：对Fe3O4纳米颗粒和PEG羧基包裹的Fe3O4纳米颗粒进行FTIR分析，确定化学键的变化。

（2）SEM分析：观察Fe3O4纳米颗粒的形貌和尺寸。

（3）TEM分析：观察Fe3O4纳米颗粒的晶体结构和尺寸。

（4）VSM分析：测定Fe3O4纳米颗粒的磁性能。

五、实验结果与分析1. FTIR分析：Fe3O4纳米颗粒和PEG羧基包裹的Fe3O4纳米颗粒的FTIR图谱显示，在3400cm-1处出现了O-H伸缩振动峰，说明PEG羧基成功包裹在Fe3O4纳米颗粒表面。

磁性纳米粒子在生物医学检测与治疗中的应用研究随着纳米技术的不断发展，磁性纳米粒子作为一种重要的纳米材料，已经成为生物医学领域中的研究热点。

由于其优异的磁性、生物相容性以及能够通过磁性分离技术进行分离、富集等优势，在生物医学检测与治疗中具有广泛的应用前景。

一、磁性纳米粒子在生物医学检测中的应用1.生物分子检测磁性纳米粒子能够通过表面修饰，使其与特定的生物分子发生结合，从而实现对生物分子的检测。

例如，将金属配位分子（如亚胺金属配体）修饰在磁性纳米粒子的表面，能够与特定的蛋白质结合，实现蛋白质的分离和检测。

此外，也可以通过在磁性纳米粒子表面修饰单链DNA分子，实现对DNA的检测和富集。

2.细胞检测磁性纳米粒子可以通过表面修饰与单个细胞或细胞群发生特异性结合，从而实现细胞的分离和富集。

例如，通过对磁性纳米粒子表面修饰抗体，实现对特定细胞表面标记物（如CD34、CD45等）的识别和分离，或通过对磁性纳米粒子表面修饰HeLa细胞膜上的siRNA，实现对HeLa细胞的干扰。

3.影像诊断磁性纳米粒子还可以作为磁共振成像（MRI）的对比剂，用于生物体内的影像诊断。

由于磁性纳米粒子具有高比表面积、高磁响应度和生物相容性等特点，因此能够提高MRI的信噪比和对比度，提高影像诊断的准确性和精度。

二、磁性纳米粒子在生物医学治疗中的应用1.靶向药物递送磁性纳米粒子可以通过表面上的配体修饰，将药物与其靶向结合，实现对肿瘤细胞等特定细胞的靶向治疗。

例如，将抗癌药物修饰在磁性纳米粒子表面，并将磁性纳米粒子与肿瘤细胞表面标记物（如EGFR）结合，实现了对肿瘤细胞的靶向识别和治疗。

2.热疗磁性纳米粒子的另一个独特优势是可以通过交变磁场激发产生磁热效应，从而实现对生物体内疾病的治疗。

例如，通过将磁性纳米粒子注入动物体内，然后通过施加交变磁场使得磁性纳米粒子热化，进而可以实现对小鼠肿瘤的局部灭活。

综上所述，磁性纳米粒子在生物医学检测与治疗中具有广泛的应用前景。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811604730.7(22)申请日 2018.12.26(71)申请人 河南工业大学地址 450001 河南省郑州市高新技术产业开发区莲花街100号(72)发明人 王莉　毛志鑫　牛群峰　侯志伟　周潼　惠延波　(74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限公司 41119代理人 崔旭东(51)Int.Cl.G01N 27/74(2006.01)(54)发明名称一种基于磁信号的磁性纳米粒子质量检测方法(57)摘要本发明涉及一种基于磁信号的磁性纳米粒子质量检测方法，通过制备不同浓度的含磁性纳米粒子的磁流体，在其周围通过亥姆霍兹线圈构建一个均匀激励磁场，检测均匀激励磁场周围四个位置的Y方向的磁感应强度，得到每一种磁流体浓度对应的响应磁场数据；以响应磁场数据和磁流体浓度分别作为神经网络模型的输入和输出，建立磁流体浓度与响应磁场的关系模型；检测待测磁流体相应四个位置的响应磁场，根据关系模型，得到待测磁流体的浓度，结合体积参数得到磁性纳米粒子的质量。

仅通过获取响应磁场即可实现质量的检测，相比采用荧光强度法分析质量，操作更加简单、准确，从而测试效率较高，而且不会影响磁性纳米粒子的再次使用，避免了材料的浪费。

权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 109541014 A 2019.03.29C N 109541014A1.一种基于磁信号的磁性纳米粒子质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备不同浓度的含磁性纳米粒子的磁流体，在其周围通过亥姆霍兹线圈构建一个均匀激励磁场，通过四个磁传感器分别检测均匀激励磁场周围四个位置的Y方向的磁感应强度，从而得到每一种磁流体浓度对应的响应磁场数据；所述Y方向是与均匀激励磁场垂直的方向；2)以响应磁场数据作为神经网络模型的输入，磁流体浓度作为该神经网络模型的输出，建立磁流体浓度与响应磁场的关系模型；检测待测磁流体相应四个位置的响应磁场，根据磁流体浓度与响应磁场的关系模型，得到所述待测磁流体的浓度，结合磁流体浓度与磁性纳米粒子质量的关系，得到磁性纳米粒子的质量；或者：以响应磁场数据作为神经网络模型的输入，磁性纳米粒子质量作为该神经网络模型的输出，结合磁流体浓度与磁性纳米粒子质量的关系，建立磁性纳米粒子质量与响应磁场的关系模型；检测待测磁流体相应四个位置的响应磁场，根据磁性纳米粒子质量与响应磁场的关系模型，得到所述待测磁流体中磁性纳米粒子质量。

专利名称：一种复合磁性纳米颗粒的应用专利类型：发明专利
发明人：王刚石,林云娟
申请号：CN201811250901.0
申请日：20181025
公开号：CN109331179A
公开日：
20190215
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种复合磁性纳米颗粒在杀灭幽门螺杆菌中的应用。

ZnFeO@SiO复合磁性纳米颗粒在电镜下呈现尺寸均一的核‑壳结构，具有良好的超顺磁性。

ZnFeO@SiO复合磁性纳米颗粒在交变磁场中能够有效抑制体外H.pylori的生长，并影响H.pylori对阿莫西林的药物敏感性。

在合适的剂量和加热条件下，ZnFeO@SiO复合磁性纳米颗粒能够实现胃内加热而不发生胃黏膜损伤。

申请人：中国人民解放军总医院
地址：100853 北京市海淀区复兴路28号
国籍：CN
代理机构：北京华仲龙腾专利代理事务所(普通合伙)
代理人：李静
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磁性纳米颗粒在医学检测中的应用磁性纳米颗粒是一种颗粒直径在1-100纳米之间的物质，由于其特殊的物理和化学性质，在生物医学领域中具有广泛的应用前景，特别是在医学检测中的应用。

本文将从磁性纳米颗粒的制备、功能化、生物学安全性以及医学检测的应用等方面进行讨论。

一、磁性纳米颗粒的制备磁性纳米颗粒的制备方法有很多种，包括化学合成、物理气相沉积、生物合成等。

其中化学合成方法应用最广泛，主要包括溶胶-凝胶方法、热分解法、水热合成法等。

使用这些方法制备的纳米颗粒具有较高纯度、均一性和可控性。

二、磁性纳米颗粒的功能化磁性纳米颗粒在医学检测中的应用需要其具有较好的水溶性和生物相容性。

因此，在制备磁性纳米颗粒之后，需要对其进行浸渍、修饰或表面改性等功能化处理。

目前，最常用的功能化方法是使用硅化合物或纳米脂质体等化合物在颗粒表面包覆一层壳，以提高其生物学安全性和稳定性。

三、磁性纳米颗粒的生物学安全性磁性纳米颗粒在医学检测中应用的安全性是一个重要的问题。

目前研究表明，较小的纳米颗粒可以穿过细胞膜进入细胞和组织内，可能对细胞和组织造成不可逆性的损害。

因此，磁性纳米颗粒本身需要具有良好的生物学安全性。

此外，功能化后的磁性纳米颗粒也需要进行长期动物实验和临床试验，以验证其在体内的生物学安全性。

四、磁性纳米颗粒在医学检测中的应用磁性纳米颗粒在医学检测中的应用主要包括磁共振成像(MRI)、磁性免疫测定(MIA)、磁性荧光探针等。

其中MRI是最为常见的方法，通过利用磁性纳米颗粒的特殊物理性质，对人体内部的磁场进行扫描和成像。

MRI具有无创伤、不放射性和高分辨率等优点，已经成为人体器官、脑功能和肿瘤等检测的重要手段。

另外，磁性免疫测定也是一种广泛应用的方法。

其原理是将磁性纳米颗粒与检测物质发生反应，然后使用磁场将其分离和检测。

该方法不仅可以用于药物代谢、肝素抗凝剂等药物测定，还可以用于肿瘤标志物、细胞因子等的检测。

总之，磁性纳米颗粒的医学检测应用具有广泛的前景和潜力，尤其是在癌症和疾病早期诊断方面具有重要的价值。

纳米颗粒的细胞摄取机制及其影响因素的研究施星星;周凯;王琛【摘要】由于纳米材料具有独特的性能优势，近年来纳米颗粒在临床诊断、药物载体、基因转染、组织工程、细胞示踪等方面被广泛地应用。

研究纳米颗粒穿透细胞膜进入细胞内的过程以及相关的摄取机制，将有助于了解纳米材料对机体和器官的影响和作用机理，评价其对生物体潜在的危害性，这为纳米材料更安全有效地应用于生物医学领域提供了重要依据。

本文将对细胞摄取纳米颗粒有关方面的近期研究作一综述。

%Due to their special properties, nanoparticles have been widely used in clinical diagnosis, drug delievery, gene transfec⁃tion, tissue engineering and cell tracking. A detailed understanding of the process and mechanisms underlying the uptake of nanoparti⁃cles is important for exploring the effects and action mechanisms of nanomaterials on the biological systems and evaluating their potential harm to organisms, which will provide insight about their biological safety. This article reviewed the most recent development in the cel⁃luar uptake of nanoparticles.【期刊名称】《口腔医学》【年(卷),期】2016(036)006【总页数】4页(P566-569)【关键词】纳米颗粒;摄取机制;影响因素;研究方法【作者】施星星;周凯;王琛【作者单位】南京医科大学口腔疾病研究江苏省重点实验室，南京医科大学附属口腔医院修复科，南京 210029;南京医科大学口腔疾病研究江苏省重点实验室，南京医科大学附属口腔医院修复科，南京 210029;南京医科大学口腔疾病研究江苏省重点实验室，南京医科大学附属口腔医院修复科，南京 210029【正文语种】中文【中图分类】R783.1纳米材料是一种由超微颗粒组成的粉状、团块状的天然或人工材料，这一超微颗粒的一个或多个三维尺寸为1～100 nm[1]。

纳米颗粒材料的生物安全性评估随着纳米科技的发展，纳米颗粒材料已经广泛应用于医药、化工、材料等领域，极大地推动了科学技术的进步和社会发展。

然而，对于纳米颗粒材料的生物安全性，人们还知之甚少。

纳米颗粒材料与传统材料不同，其颗粒尺寸一般在1到100纳米之间，具有特殊的物理和化学性质，这使得纳米颗粒在与生物体接触时可能产生新的生物效应，引发人们对其生物安全性的关注。

一、纳米颗粒材料的生物吸收纳米颗粒材料的特殊性质决定了其可能更容易被生物体吸收。

比如，纳米颗粒表面积大、粒径小，具有较强的表面活性，这可能导致与生物体的接触面积增加，从而增加其吸收的可能性。

此外，纳米颗粒还可能通过特定的途径进入细胞，如通过细胞膜的内切酶介导下，进入细胞内部。

因此，对纳米颗粒材料的生物吸收性评估是了解其生物安全性的重要一环。

二、纳米颗粒材料的生物分布纳米颗粒材料在生物体内的分布情况直接关系到其对生物体的毒性效应。

经过吸收后，纳米颗粒材料可能通过血液循环系统被分布到全身各个器官和组织中。

然而，由于纳米颗粒的特殊性质，其在生物体内的行为可能会发生变化。

例如，纳米颗粒材料可能因其小尺寸和表面活性而被脾脏、肝脏等器官优先清除，而不易在体内积累。

此外，纳米材料的表面特性可能导致其在生物体内发生聚集现象，进一步增加其毒性。

三、纳米颗粒材料的生物反应纳米颗粒材料与生物体接触后，可能会引起一系列的生物反应。

一方面，纳米颗粒材料可能通过直接物理和化学作用对细胞或组织产生毒性效应。

例如，纳米颗粒可能损伤细胞膜，干扰细胞内的代谢过程，导致细胞死亡。

另一方面，纳米颗粒材料可能通过特定的信号通路激活免疫反应，引发炎症反应。

人们广泛关注的纳米颗粒材料的生物相容性与生物毒性研究，就是探究其生物反应机制的过程。

四、纳米颗粒材料的生物转运与排泄纳米颗粒材料的生物转运和排泄与其生物安全性密切相关。

纳米颗粒材料可能通过多种途径从生物体内转运和排泄。

一方面，纳米颗粒可能通过淋巴系统、血液循环系统以及细胞膜内吞作用而从生物体内排泄出去。

磁性纳米材料的研究进展Progress of magnetic nanoparticles李恒谦*贾雪珂李艳周康佳（合肥工业大学，安徽宣城）（Hefei University of Technology, Xuancheng, Anhui, China）摘要：纳米技术是近年来发展起来的一个覆盖面极广、多学科交叉的科学领域。

而磁性纳米材料因其优异的磁学性能，也逐渐发挥出越来越大的作用。

随着科学工作者在制备、应用领域的拓展逐渐深入，也使得纳米材料的外形、尺寸的控制日趋完善。

因此，磁性纳米材料在机械、电子、化学和生物学等领域有着广泛的应用前景。

文章综述磁性纳米材料的制备方法、性能及其近年来在不同领域的应用状况。

关键词：磁性；纳米；制备；性能；应用Abstract: Nanotechnology is developed in recent years as a kind of science with wide coverage and multidisciplinary. Magnetic nanoparticles also play an increasing role due to its excellent magnetic properties ．As scientists research take them deeper along the aspects of synthesis and application ．the control of shape and dimensions of magnetic nanoparticles has become more mature ．Therefore, magnetic nanoparticles have wide application propects in machinery, electronics, chemistry, biology, etc. In this paper ，the synthesis method is discussed, the character is mentioned and the application of magnetic nanoparticles is summarized ．Keywords：magnetic ；nanoparticles ；synthesis；character; application1. 引言磁性纳米材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因是关联于与磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如：磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等大致处于1-100nm 量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。

磁性纳米粒子在食品污染物分离检测中的应用进展姓名：潘丽专业：生物化学与分子生物学学号：132200830 学院：生环学院摘要：磁性纳米粒子（Magnetic Nanoparticles，MNPs）指的是金属氧化物或含有磁性金属的超细粉末同时具有磁响应性的纳米级粒子，具有独特的超顺磁性能。

本文主要概述磁性纳米粒子及其种类，制备方法，并进一步介绍了磁性纳米粒子在生物分离方面的应用进展。

同时简述了基于磁性纳米粒子与免疫分析方法相结合的技术，并对该技术在食品污染物分离检测方面的应用进行综述。

同时，根据该技术目前存在的问题，探讨基于磁性纳米粒子免疫分析方法的发展方向，预测随着该技术的进一步完善和发展，其在食品安全检测领域定能得到更好更广泛的应用。

关键词：Fe3O4；磁性纳米粒子；制备方法；食品安全检测Abstract: Magnetic nanoparticles refers to ultrafine powder metal oxide or containing magnetic metal nano particles with the magnetic response of, has the unique super paramagnetic properties. This paper mainly describes the magnetic nanoparticles, its types and preparation method, and introduces the application of magnetic nanoparticles in biological separation. At the same time, the magnetic nanoparticles and immune analysis method based on a combination of technology, and reviews the application of this technology in the detection of food contaminants separated. At the same time, according to the problems of this technology, the developing direction of magnetic nanoparticles in immunoassay method based on prediction, with the further improvement and development of the technology, it can be better used more widely in the field of food safety detection.Keywords: Fe3O4; Magnetic nanoparticles; The preparation method; Detection of food safety1 引言纳米粒子是指颗粒尺寸小于100nm的单晶体或多晶体，纳米粒子具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应、宏观量子隧道效应等特点[1]。

磁性纳米颗粒的制备与应用磁性纳米颗粒是一种粒径在1~100纳米范围内的磁性物质，因其尺寸相对较小，具有大比表面积、量子大小效应、磁各向异性等特性，因此被广泛地应用于信息存储、医学成像、癌症治疗、催化剂等领域。

本文将重点介绍磁性纳米颗粒的制备方法及其应用。

一、磁性纳米颗粒的制备方法磁性纳米颗粒的制备方法主要有化学法、物理法和生物法等。

1. 化学法：化学法制备磁性纳米颗粒的方法较为简单，包括共沉淀法、热分解法、溶胶-凝胶法、微乳液法等。

其中，共沉淀法是应用最广泛的制备方法之一，其主要原理是在外部磁场的作用下，将已经被还原的金属离子和还原剂同时投入反应体系中，通过控制pH值和反应温度等参数，使纳米晶粒在反应体系中生成，最终获得磁性纳米颗粒。

2. 物理法：物理法制备磁性纳米颗粒常用的方法有气相沉积法、溅射法、激光蒸发法、磁控溅射法等。

其中，溅射法是制备高质量磁性纳米颗粒的有力手段，其基本原理是通过高温等离子体将金属靶材中的原子或分子激发，然后在气相中重新组合形成纳米粒子，最后通过控制物理条件将其收集得到。

3. 生物法：生物法制备磁性纳米颗粒的方法包括生物还原法、微生物法等。

其中，生物还原法是通过利用细菌、真菌、酵母等微生物的代谢过程将金属离子还原成金属纳米粒子，在外部磁场的作用下，通过调节生物反应条件，可以制备出具有良好分散性和纯度的磁性纳米颗粒。

二、磁性纳米颗粒的应用1. 信息存储：磁性纳米颗粒具有良好的磁性性能和纳米级尺寸，因此被广泛应用于高密度磁性存储器等领域。

磁性纳米颗粒不仅可以替代传统的磁性材料，提高磁存储器的存储密度和灵敏度，还可以制备出新型的垂直介质纳米颗粒阵列。

2. 医学成像：磁性纳米颗粒具有良好的生物相容性和显影性能，因此被广泛应用于医学成像领域。

磁性纳米颗粒可以用于磁共振成像（MRI）、磁性血管造影（MRA）、磁性免疫检测等诊断技术中，进一步提高了医学成像的准确性和影像质量。

3. 癌症治疗：磁性纳米颗粒可以通过将药物载荷到纳米颗粒表面，实现肿瘤定位和靶向输送，同时利用外部磁场促进药物的局部释放，从而实现对肿瘤的有效治疗。

2007年6月郧阳师范高等专科学校学报J un.2007第27卷第3期Journal of Yunyang Teachers College Vol.27No.3磁性纳米粒子在生物医学上的应用进展刘传银(郧阳师范高等专科学校　化学系,湖北丹江口442700) [摘　要]磁性纳米粒子具有特殊的顺磁性和体积效应,近年来,磁性纳米粒子的合成和生物医学应用已引起了研究工作者的广泛兴趣.对近年来磁性纳米粒子在生物医学上的应用进行了评述. [关键词]磁性纳米粒子;生物医学;进展 [中图分类号]O657.2 [文献标识码]A [文章编号]1008—6072(2007)03—0055—04纳米粒子是由数目很少的原子或分子组成的原子群或分子群,其颗粒的大小在1～100nm 之间.纳米粒子区别于本体结构的特点为:纳米粒子具有壳层结构,由于粒子的表面层占很大比例,而表面原子是既无长程序,又无短程序的非结晶层,可以认为粒子表面层的实际状态更接近气态,而在粒子的心部,存在结晶完好周期排布的原子,不过其结构与本体样品略有不同,纳米粒子的这种特殊类型的结构导致了它具有四方面的效应:表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,并由此产生出许多特殊性质:奇异力学、电学、磁学、热学、光学和化学活性等[1](P491-503).由于磁性纳米粒子具有其特殊的顺磁特性,因而在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景.近年来,磁性纳米粒子为生物医学的发展提供了极具吸引力的机会,首先,磁性纳米粒子具有可控的从数纳米到数十纳米的体积,与细胞(10-100μm )、病毒(20-450nm )、蛋白质分子(5-50nm )和基因(约2nm 宽、10-100nm 长)相比,它们的体积较小或相近,可以附着在这些实体上,进而对它们进行标记,所以在生物医学上具有广泛的应用;其次,磁性纳米粒子具有顺磁性,遵循库仑定律,可以被外界磁场所调控.进而为磁性纳米粒子标记的癌细胞与正常细胞进行分离和对肿瘤组织定位给药提供了可能性;再次,由于磁性纳米粒子可以在外磁场作用下进行定位能量传递,故在癌组织的局部过热失活及代替化学疗法和放射性疗法等方面具有潜在的应用.本文将就近年来磁性纳米粒子在生物医学上的应用予以综述.1　磁性纳米粒子的在体医学应用磁性纳米粒子的在体生物医学运用包括治疗学应用和诊断学应用.它在治疗学上的应用主要体现在药物定位运输和磁致过高热.自从1960年Freeman 等[2](P404)提出铁磁性的粒子可以通过血液循环系统和外界磁场的协同作用下到达身体的某一特定组织以来,磁性纳米粒子在定位给药和克制肿瘤等方面已引起了人们的广泛兴趣[3-4](P132-139).众所周知,现在对于肿瘤的疗法大多数是化学疗法和放射线疗法,而这些疗法的一个致命缺点就是在杀灭癌细胞的同时也杀死了正常细胞,进而同时也伤害了病人的免疫系统.而通过磁性纳米粒子的定位给药则具有剂量小,定位杀灭癌细胞的特点.一般通过该种方法进行磁性运输和药物定位的过程如图1所示.图1磁性纳米粒子定位给药示意图大于1μm 的粒子(如磁性微球等)只能存留在血管中,而较小的粒子则可以通过外部磁场的导引作用进入毛细血管进而进入目标组织.Voltairas 等[5](P813-821)研究了磁场强度与血液流速的关系,结果表明在受药部位的血液流速较慢并且有适当的磁场强度将有利于药物的释放和定位.Richardson 等[6](P69-83)建立了二维纳米粒子在血液流速和磁场下的运动的数学模型,并考虑到当纳米粒子接近血管壁的一些极端情况.Dobson 等[7](P121-130)对这种理论模型进行了实验的验证.Joubert 等研究表明,当磁场力①②③[收稿日期]2007-03-06[基金项目]湖北省教育厅优秀中青年项目资助(项目编号:Q200760001)[作者简介]刘传银(1970-),男,湖北郧西人,郧阳师范高等专科学校化学系副教授,现为武汉大学博士研究生,主要从事电化学和电分析化学、多种光谱显微成像技术在生物医学分析的应用等方面的研究.超出血液线性流速(动脉10cm・s-1,毛细血管0.05cm ・s-1)时,带药的磁性纳米粒子容易被目标组织的内皮细胞和目标部位所存留和吸收,进而起到较好的生物给药作用[4](P70).Lee等[8](P596-606)合成了Fe2O3内衬的硅纳米管,在磁场协助下完成了DiIC18的分离萃取,萃取率达到了95%,与直接将DiIC18插入纳米管的收率没有差别.他们还利用该系统研究了磁性纳米管负载抗原和抗体的相互作用,发现这种作用比一般的情况下要强.基于这种特性,进行了生物给药的研究.结果表明,5-氟尿嘧啶在磁性纳米管上的负载效率很高,达到了107个分子单位,在药物释放过程中,90%的5-氟尿嘧啶在1h内释放完成,表现出较高的带药和释放效率,为生物定位给药的研究提供了一种新的尝试.过高热疗法(Hyperthermia)是一种利用外部作用使病变部位达到一种过高热的温度(约41o C-42o C),进而杀灭癌细胞和肿瘤组织的生物疗法.以往所使用的热疗方法,多借助于射频、微波、包括早期的磁致过热方法(植入磁热种籽)以及热水注人等,广泛存在热场分布不均匀、加热效率低等缺点,同时,因为这些方法大多会使组织和细胞(特别肿瘤病灶周围正常组织)产生可逆性损伤,因此,目前一般作为放疗和化疗的辅助治疗手段.如今,随着纳米技术的迅猛发展,通过研究发现处于纳米状态的氧化铁微粒在交变磁场中具有超常的吸收率(SAR),这在临床应用上具有很大的意义,从而产生了一种肿瘤热疗的新方法.最早运用磁性纳米粒子进行过高热疗法的案例可以追溯到1957年,G ilchrist等在1.2M Hz的磁场下使用20～100nm的γ-Fe2O3来加热不同的组织样品[9](P596-606).此后不少文献描述了不同类型的磁性纳米粒子、不同磁场强度、辐射频率和不同方法来包带纳米粒子,进而进行过高热疗法[10-15](P1402-1414)(.K obayashi等在磁性纳米粒子过高热疗法后,从肿瘤组织中纯化了HSP70-多肽复合物,研究表明,该种疗法表现出较好的抗肿瘤免疫特性,加速了肿瘤细胞的死亡[16-17](P80-88).Johannson等[18](P97-104)利用磁性纳米粒子结合外部辐射作用研究了前列腺癌的热疗法,对照实验结果表明,利用这种结合热疗法可以在20天内使肿瘤的生长降低87.5～89.2%.Jordan等研究了磁性纳米粒子对老鼠恶性神经胶质瘤的热疗法效果.这种效果用老鼠的死亡率和肿瘤组织的病理学检查结果来验证,实验结果发现用氨基硅烷复合磁性纳米粒子的热疗法的老鼠的存活率要比不施加热疗法的高 4.5倍[19](P7-14).过高热疗法要求通过改变外磁场的强度来使局部组织温度达到42o C至少30min才能达到预期效果,但热量沉积速率需要考虑血液流速和组织灌注的影响,而这两个因素却是经常变化和保持组织冷却的主要原因.一些研究者对这方面的影响进行了研究,结果表明,在大多数情况下,热量沉积速率达到100mWcm-3基本可以达到过高热的要求[20](P63-66).虽然利用磁性纳米粒子进行过高热疗法的研究还处在生物研究阶段,但从各种动物实验的研究结果表明,该种方法对于定位消除和延缓肿瘤组织的生长和癌症的治疗将会具有很大的发展前景.核磁共振成像技术的发展为临床诊断提供了准确的证据,而与NMR成像相关的磁性药物学也获得了前所未有的发展.这些药物在使用后必须能够提高正常组织和病变组织的成像对比度或较好的指示有机机体的功能和血液流动状况[21](P449-452).由于磁性纳米粒子的巨磁效应和体积效应,所以在NMR成像研究中具有良好的使用前景.从理论上来讲,使用磁性纳米粒子后,减小了纵向驰豫时间T1和横向驰豫时间T23,故可以增强磁共振图像的对比度.在实际应用中,右旋糖苷包覆的氧化铁纳米粒子具有生物兼容性且体积较小易于被肝脏排出,所以在磁共振成像中使用较多.Leuschner等[22]研究表明,L HR H生物配位的磁性纳米粒子可以有效增强在体研究脑肿瘤的磁共振图像对比度,并且能提高淋巴腺节点、骨及外围组织的检测灵敏度.商业氧化铁纳米粒子已经被NMR成像应用于组织定位和诊断脑及心肌梗阻、肝损伤和肿瘤的成像,由于组织构成不同而使磁性纳米粒子富集在病变区域,进而提高图像的对比度[23](P256-261).蛋白质如转铁蛋白[24](P941-946)、HIV蛋白中的多肽[25](P410-414)、不同序列的寡聚核酸[26](P3204-3206)都可以在氨基化交联的磁性氧化铁纳米粒子上连接后获得良好的NMR图像.2　磁性纳米粒子的离体生物医学应用磁性纳米粒子在离体生物医学上的应用主要包括细胞标记和磁性分离等.在生物医学领域,将特殊的生物实体与它的环境相分离或将目标样品的磁性分离富集以供后续使用是一项比较复杂的过程.而磁性分离则是一种较好的方法,这种方法共有两步:使用磁性纳米粒子标记目标生物实体,然后流体磁性分离装置将标记体与其它实体及环境分离开来(如图2所示).图2利用磁性纳米粒子进行磁分离的示意图磁性纳米微球分离细胞主要有两种方式:一种是直接从细胞混合液中分离出靶细胞的方法,称为正相分离或正相选择(Positive selection),另一种是利用磁性微球除去无关细胞,使靶细胞富集纯化的方法,称为负相分离或负相选择(negative selection).通过一些生物兼容性的高分子如右旋糖苷、聚乙烯醇或磷脂等化学修饰在纳米粒子表面形成磁性微球[27](P41-46).这样在磁性微球表面接上具有生物活性的吸附剂或其它配基(如抗体、外源凝结素等),利用它们与目标细胞的特异性结合,借助外磁场的作用,可以很方便、快速的对细胞进行分离、分类[28](P3715-3721).因为磁性微球上连接的特异性抗体与待分离体系里的抗原形成特异性结合,所以就可以提供一种高准确度标记细胞的方法.如利用免疫性试剂包覆磁性纳米粒子已成功用于血红细胞[29](P1210-1213)、肺癌细胞[30](P160-167)、细菌[31](P141-148)等的标记.Naume等[32](P1-9)采用正相分离法,用CD56单抗和羊抗鼠的lg G修饰的磁性单分散微球(Dynabeads M -450)分离了高纯度且保留N K和L A K活性的CD56+细胞,污染细胞含量低于3%,其活力大于91%.与常用的细胞分离方法相比,具有简单、快捷、高效和安全等特点.利用免疫磁性微球结合其他免疫检测方法,可以快速、准确和高效的分离样品中的微生物,大大提高检测方法的专一性,对食品卫生和预防疾病的传播具有重要的意义.传统的蛋白质分离方法如盐析、有机溶剂沉淀法、膜分离技术和层析技术等,一般是通过改变溶液的p H值、介电常数、温度或者是离子强度等因素来达到分离蛋白质的目的,操作过程繁琐、耗能、对目标蛋白质的损失很大.但利用磁性纳米粒子及其磁性纳米微球,由于具有其粒径小,比表面积大,表面含有活性基团,故偶联容量大,它能够共价结合能被目标蛋白质识别和可逆结合的配基,然后,将磁性微球直接放入含有目标蛋白质的混合溶液中,待目标蛋白质与磁性微球紧密结合后,利用外部磁场对其进行分离.整个分离过程不需对混合溶液的p H值、温度、离子强度和介电常数进行调整,从而避免了传统分离过程中蛋白质的损失.Chen等[33](P1913-1917)利用PAA共价吸附在磁性纳米氧化铁粒子上,获得了高离子交换通量,对溶解酵素在p H=3-5的磷酸缓冲液中具有较强的吸附能力,而在NaSCN中可以完全解吸,在吸附和解吸过程中,酵素的活性保持在95%以上.传统的核酸分离技术包含沉淀,离心等过程,这些纯化方法的步骤繁杂、费时长、收率低,接触有毒试剂,很难实现自动化操作;而采用磁性载体微球分离技术就能很好地克服这些缺点,实现样品地快速、高效制备,是未来核酸纯化方法发展的一个重要方向. Oster等[34](P145-150)报道了采用聚乙烯醇磁性微球(M-PVA)快速、高效地分离特定和非特定序列的核酸,成功地从不同地血样中提取基因组DNA,与商业化的DNA提取试剂盒和传统方法相比,显示出快速、高得率和高纯度等特点;他还采用了碳二亚胺活化反应使表面带羧基的M-PVA共价结合寡核苷酸链,将其用于杂交检测或者包含特定碱基序列的核酸的分离.谢欣等[35]研发了一种以羧基修饰的磁性纳米粒子作为固相载体,从样品中富集靶细胞和从细胞裂解液中吸附DNA的方法.采用这种方法,吸附在纳米磁珠表面上的DNA不用洗脱就可以直接作为靶基因用作PCR扩增的模板,从而大大简化了从靶细胞富集到靶基因扩增的全过程.该方法快速简便,不使用有毒试剂和离心操作,便于用来构建快速、高通量核酸制备的生物芯片.3　前景与展望本文对磁性纳米粒子在生物医学上的应用(生物磁性分离、生物给药、过高热疗法和磁共振成像几个方面)进行了简要的概述.虽然对磁性纳米粒子在生物医学上的应用已经进行了广泛的研究,但除了生物磁性分离、生物标记和磁共振成像现在已运用于生物医学和生物化学实验室外,生物给药和过高热疗法还主要停留在实验室研究阶段,不过已经从动物实验中获得了成功,并证实为一种极有潜力的治疗癌症的方法.但从离体研究到在体研究还存在诸多挑战,这需要多学科之间的协调发展.如建立与在体条件相符的实验室进行相关研究,建立复杂系统的数学模型以及更为合理的物理学及生理学理论来解释相关现象等.相信通过多学科领域的合作研究,磁性纳米粒子在生物医学领域的应用将更为广阔.[参考文献][1]张立德,牟季美.纳米材料与纳米结构[M].北京:科学出版社,2001.[2]Freeman M W,Arrot A and Wat son H H L.Magnetism inMedicine[J].J.Appl.Phys.1960,(31).[3]G oodwin S,Peterson C,Hoh C and Bittner C.Targeting andretention of magnetic targeted carriers(M TCs)enhancing in2 tra-arterial chemot herapy[J].J.Magn.Magn.Mater.1999,(194).[4]Joubert J C.Magnetic Microcomposites as Vectors for Bioac2tive.Agent s:The State of Art[J].An.Quim.Int.Ed.1997,(93).[5]Voltairas P A,Fotiadis D I,Michalis L K.Hydrodynamics ofmagnetic drug targeting[J].J.Biomech.2002,(35).[6]Cummings L J,Richardson G,Hazelwood L.Drug delivery bymagnetic microspheres[C].Proc.Mathematics in Medicine Study Group(Nottingham,U K:University of Notingham),2000. 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免疫磁性纳米颗粒在食品安全快速检测中的应用研究免疫磁性纳米颗粒（immunomagnetic nanoparticles, IMNPs）是近年来在食品安全快速检测领域取得重要突破的关键技术。

IMNPs是一种表面修饰有特异性抗体的纳米颗粒，可以与目标分子（如细菌、病毒、毒素等）结合，并通过磁性来实现分离和富集。

其在食品安全检测中具有灵敏度高、选择性强、操作简便等优点，因此被广泛应用于快速检测和监测食品中潜在的安全隐患。

首先，免疫磁性纳米颗粒在食品中病原菌的快速检测中具有重要应用。

传统的病原菌检测方法通常需要耗时较长的培养步骤，而IMNPs可以通过特异性抗体的结合，快速从食品样品中富集病原菌并进行检测。

例如，可以利用带正电荷的IMNPs与负电荷的细菌结合，通过外加磁场将细菌快速分离出来，然后进行快速检测。

这种方法不仅可以大大缩短检测时间，还能提高检测的灵敏度和准确性。

其次，免疫磁性纳米颗粒也可以应用于食品中其他污染物的快速检测。

食品中常常存在着农药、重金属、毒素等有害物质。

传统的检测方法往往需要繁琐的样品预处理步骤，而IMNPs可以通过特异性抗体的修饰，直接与这些有害物质结合，从而实现其快速和高效的检测。

例如，可以利用修饰有相应抗体的IMNPs与农药结合，通过外加磁场将其分离出来，然后使用光谱或电化学方法进行定量检测。

最后，免疫磁性纳米颗粒在食品中毒素检测中也具有重要的应用价值。

食品中常常存在着霉菌产生的毒素，如黄曲霉素、赤霉素等，这些毒素对人体健康构成严重威胁。

传统的毒素检测方法通常需要耗时较长，而且对于一些低含量的毒素会有较大的漏检风险。

利用IMNPs进行毒素检测可以通过特异性抗体的修饰，将目标毒素富集到纳米颗粒表面，然后通过外加磁场将其分离出来，再进行定量检测。

这种方法不仅大大缩短了检测时间，还提高了检测的灵敏度和准确性。

总的来说，免疫磁性纳米颗粒在食品安全快速检测中具有广阔的应用前景。

它通过表面修饰的特异性抗体与目标分子结合，实现对病原菌、污染物和毒素等的富集和分离，从而实现快速、准确的食品安全检测。

纳米材料与细胞相互作用的研究进展由于纳米材料在各个领域有着广泛的应用价值，例如光电子、化学和医学，人们对这一领域的研究越来越多。

然而，在纳米材料应用的过程中，人们也逐渐发现了纳米材料与细胞之间的相互作用，从而引发了对这一问题的研究。

本文将围绕着纳米材料和细胞之间的相互作用，探讨研究的现状和未来发展趋势。

第一部分：纳米材料的种类和结构在了解纳米材料与细胞相互作用之前，我们首先需要了解一下纳米材料的基本种类和结构。

纳米材料是一种晶体材料，其大小在1到100纳米之间。

纳米材料可以分为纳米颗粒、纳米管和纳米片等。

纳米颗粒是最常见的一种纳米材料，其形状可以是球形、棒状、立方体等。

纳米管则是一种中空纳米材料，它的长度可以达到数百纳米或数微米。

纳米片则是一种薄片状的纳米材料，其厚度一般在1-20纳米之间。

纳米材料的结构也是多种多样的，最常见的包括单晶、多晶和非晶结构。

单晶是指所有晶胞具有相同的结构和取向，多晶是指晶体材料中晶核数量很多，晶体之间存在较强的晶粒界面。

而非晶结构则是指材料中不存在明显的晶粒界面，原子和分子的运动呈现出液态或玻璃态的状态。

第二部分：纳米材料与细胞相互作用的研究现状随着纳米材料在医学、材料科学、光电子学等领域中的应用越来越广泛，对其在生物学中的应用也日益被重视。

许多研究都表明，纳米材料可以对细胞产生影响，甚至引起细胞死亡、炎症反应和肿瘤形成等副作用。

因此，人们对于纳米材料在生物学中作用的研究需求也越来越大。

目前，人们主要通过动物模型、组织学和微观技术等研究手段来研究纳米材料与细胞相互作用的机制。

例如，在细胞模型中，人们研究纳米颗粒穿透细胞壁的方式和过程、纳米颗粒进入细胞核的过程、纳米颗粒与细胞器的相互作用等。

在动物模型中，通过动物的观察可以了解纳米材料对于细胞和生物机体的影响。

在实验室中，人们还可以利用高分辨率电镜等微观技术对纳米材料与细胞的相互作用进行研究。

第三部分：纳米材料和细胞相互作用的研究发现研究表明，纳米材料可以在细胞内或外被识别和摄取，然后与细胞发生相互作用。