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1磁性微球簡(jiǎn)介

從目前研究的情況看,磁性微球根據(jù)其組成材料的不同可分為磁性高分子微球、磁性生物大分子微球和磁性無(wú)機(jī)物微球等。磁性高分子微球是將具有超順磁性的納米磁性材料與單體通過(guò)聚合的方法制備得到。單體聚合法合成磁性微球的方法主要有:懸浮聚合[1-2]、分散聚合[3-4]、乳液聚合[5]和輻射聚合[6]等。目前大多數(shù)磁性高分子微球都是通過(guò)將磁流體分散于苯乙烯單體或苯乙烯與其它功能單體中共聚制得。

磁性生物高分子微球一般是通過(guò)包埋法制備的,它主要是將磁性粒子分散于生物大分子的溶液中,通過(guò)霧化、絮凝、沉積、蒸發(fā)等手段得到磁性微球。Dekker[7]將磁性粒子懸浮于聚乙烯亞胺(PEI)溶液中,通過(guò)過(guò)濾,干燥處理得到外包PEI的磁性微球;Cuyper等[8]用磷脂處理納米級(jí)的磁性粒子,制得磁性脂質(zhì)體微球;Gupta等[9]用牛血清清蛋白和棉籽油對(duì)磁性粒子進(jìn)行處理,得到外包牛血清清蛋白的磁性微球;Hasegama等[10]利用葡聚糖制得了葡聚糖磁性微球。

磁性無(wú)機(jī)物微球則主要是通過(guò)無(wú)機(jī)鹽類共沉淀法來(lái)制備的。ChenQi等[11]通過(guò)FeCl3·6H2O與MgCl2·6H2O在NaOH溶液中共沉淀制得具有超順磁性的MgFe2O4的納米微粒;Kuznetsov等[12]制得了超順磁性的Fe-C微球。

2磁性微球生物分離

由于磁性微球粒徑小,比表面積大,故而偶聯(lián)容量大,懸浮穩(wěn)定性好,便于高效地與目標(biāo)產(chǎn)物偶聯(lián);又因其具有超順磁性,在外磁場(chǎng)的作用下固液相的分離十分簡(jiǎn)單,可省去離心、過(guò)濾等繁雜操作,在細(xì)胞分離、分類、蛋白質(zhì)提純、核酸分離等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

2.1細(xì)胞分離磁性微球作為不溶性載體,在其表面接上具有生物活性的吸附劑或其它配基(如抗體、外源凝結(jié)素等),利用它們與目標(biāo)細(xì)胞的特異性結(jié)合,在外磁場(chǎng)的作用下將細(xì)胞分離、分類。Friedl等[13]應(yīng)用polyclonalanti-Fab抗體修飾的磁性微球成功地對(duì)人體CD4、CD8、CD19、CD34等細(xì)胞進(jìn)行了分離,分離效率達(dá)99.9%以上;Briscoe等[14]利用磁性微球成功地在骨髓移植過(guò)程中對(duì)骨髓中的T細(xì)胞進(jìn)行了提純,使之應(yīng)用于進(jìn)一步的分類、培養(yǎng)、功能研究和流式細(xì)胞術(shù)等;此外,Josephson[15]用戊二醛活化硅烷包覆的磁微球來(lái)分離人血中的淋巴細(xì)胞;Bjerk[16]用磁微球分離人血中的嗜堿細(xì)胞,分離效果比傳統(tǒng)的分離方法都要好。

2.2蛋白質(zhì)的提純以磁性微球?yàn)楣滔嘟橘|(zhì)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行提純是一項(xiàng)新興的蛋白分離技術(shù)。目前已經(jīng)成功地對(duì)溶胞產(chǎn)物、血漿、原生質(zhì)和腹水中的各種蛋白質(zhì)進(jìn)行了分離和純化。傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)分離方法如鹽析、有機(jī)溶劑沉淀法、膜分離技術(shù)、離子交換技術(shù)和層析技術(shù)等,通過(guò)改變pH值、溫度、離子強(qiáng)度、介電常數(shù)等因素來(lái)達(dá)到分離的目的,分離過(guò)程繁雜,而且目標(biāo)蛋白質(zhì)的損失大。而蛋白質(zhì)的磁分離是通過(guò)對(duì)磁性微球表面的改性,共價(jià)結(jié)合能被目標(biāo)蛋白質(zhì)識(shí)別和可逆結(jié)合的配基,然后進(jìn)行目標(biāo)蛋白質(zhì)的分離。

在磁分離過(guò)程中,將磁性微球直接放入含有目標(biāo)蛋白質(zhì)的混合溶液中,目標(biāo)蛋白質(zhì)與磁性微球緊密結(jié)合,然后利用外部磁場(chǎng)進(jìn)行分離。整個(gè)分離過(guò)程不需對(duì)混合溶液的pH值、溫度、離子強(qiáng)度和介電常數(shù)進(jìn)行調(diào)整,從而避免了傳統(tǒng)分離過(guò)程中蛋白質(zhì)的損失。與傳統(tǒng)分離方法相比較,蛋白質(zhì)的磁分離技術(shù)具有快速、高純、高收率等優(yōu)點(diǎn)。如從Erwiniacarotovora中分離L-天冬酰胺酶,用瓊脂糖凝膠親和層析[17]整個(gè)過(guò)程需要耗時(shí)68h,L-天冬酰胺酶的純度大于90%,收率為38%;而用甲苯磺酰氯活化的磁性微球進(jìn)行分離[18],整個(gè)過(guò)程只需耗時(shí)3h,L-天冬酰胺酶的純度可高達(dá)99.9%,收率為95%。

2.3核酸的分離磁性微球還可以用于分子生物學(xué)領(lǐng)域,進(jìn)行DNA和RNA的分離、純化。傳統(tǒng)的核酸分離技術(shù)有超離心密度梯度技術(shù)和凝膠電泳等。如目前實(shí)驗(yàn)室純化質(zhì)粒DNA最常用的啡啶溴紅-氯化銫密度梯度平衡超離心方法,分析和提純RNA和DNA的瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳等,這些純化方法步驟繁雜、費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、收率低。磁性微球分離核酸,是基于堿基配對(duì)原則,通過(guò)偶合與目標(biāo)核酸堿基互補(bǔ)的一段引物鏈而達(dá)到分離目標(biāo)核酸的目的,這種分離方法簡(jiǎn)單、快速、選擇性高。例如偶合有Oligo(dT)25的磁性微球可以快速、高效地對(duì)mRNA進(jìn)行純化,純化后的mRNA可以直接用來(lái)建立cDNA文庫(kù)和RT-PCR擴(kuò)增[19-20]。

3磁性微球靶向給藥

藥物制劑的給藥途徑與方法對(duì)藥物效果至關(guān)重要。口服給藥由于受胃腸上皮細(xì)胞和肝臟中各酶系的降解和代謝兩種首過(guò)效應(yīng)的影響,許多藥物很大一部分被代謝;靜脈注射由于藥物均勻分散于全身循環(huán)系統(tǒng)中,分布于靶組織的量甚少。要提高靶區(qū)的藥濃度就必須普遍提高系統(tǒng)的藥物濃度,而增加劑量往往也增加了藥物的不良反應(yīng)和毒副作用,因此必須改變給藥途徑。靶向給藥或稱定位釋放藥物,即把藥物直接定位于靶區(qū),或給藥后藥物聚結(jié)于靶區(qū),使靶區(qū)藥物濃度高于正常組織。

靶向給藥可減少用藥劑量,增強(qiáng)藥物對(duì)靶組織定位的特異性,提高療效和減少藥物的毒副作用。磁性微球靶向給藥始于20世紀(jì)70年代初,服用這種制劑后,在體外適當(dāng)部位用一適宜強(qiáng)度磁鐵,將磁性微球引導(dǎo)到體內(nèi)特定的靶區(qū),使達(dá)到需要的濃度。Kramer[21]報(bào)道用人血清蛋白將柔紅霉素鹽酸鹽與巰基嘌呤包成磁性的微球,試用于治療胃腸腫瘤;陳琪等[22]用5-Fu磁性微球載體治療食道癌;徐慧顯等[23]用葡聚糖磁性微球固定化L-天冬酰胺酶來(lái)治療急性淋巴白血病,都取得了良好的治療效果。

磁性微球給藥載體的特點(diǎn):(1)將藥物隨著載體被吸附到靶區(qū)周圍,使靶區(qū)很快達(dá)到所需濃度,在其它部位分布量相應(yīng)減少,因此可以降低給藥劑量;(2)藥物極大部分在局部作用,相對(duì)減少了藥物對(duì)人體正常組織的副作用,特別是降低對(duì)肝、脾、腎等造血和排泄系統(tǒng)的損害;(3)加速產(chǎn)生藥效,提高療效。由于是利用磁性微球進(jìn)行體內(nèi)治療,因此要求磁性微球必須:(1)骨架物質(zhì)在體內(nèi)能代謝,代謝產(chǎn)物無(wú)毒,并在一定時(shí)間內(nèi)經(jīng)皮膚、膽汁、腎排出體外;(2)不凝聚,以免阻塞血管,在毛細(xì)血管內(nèi)能均勻分布并擴(kuò)散到靶區(qū),產(chǎn)生療效;(3)具有最大的生物相容性和最大的抗原性。

4結(jié)語(yǔ)

磁性微球作為新型的功能材料近年來(lái)被廣泛研究,其在生物醫(yī)學(xué)、生物工程等領(lǐng)域的應(yīng)用研究已經(jīng)引起各國(guó)研究者的高度重視,作為生物醫(yī)學(xué)材料研究領(lǐng)域的一個(gè)熱門課題,必將得到進(jìn)一步更深入的發(fā)展。