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磁性纳米粒子及其在生物医学中的应用进展
磁性纳米粒子由于独有的特性在医药中有着多种用途.其中独特的特性是磁响应性,利用这一特性磁性粒子被应用于药物载体、磁性分离和细胞的分选.近年来由于其可作为对比剂用于磁共振成像、作为热疗介质用于癌症热疗,并且可应用于磁力组织工程而引起研究者们的广泛关注.具有独特特性的功能性纳米磁性粒子的这些应用将更进一步促进医药生物技术的发展.该综述主要介绍磁性纳米粒子在磁性分离与磁性转染、磁力组织工程、药物靶向载体、核磁共振、肿瘤热疗中的应用.
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聚集和表面分子吸附对磁性纳米粒子交流磁化率的影响
目的:研究聚集和表面分子吸附对磁性纳米粒子交流磁化率的影响,为发展基于磁性纳米粒子磁化率测量的生物传感方法提供依据.方法:用透射电子显微镜及振动样品磁强计分别对磁性纳米粒子的磁核粒径、磁性特征进行测量,利用实验室自建的交流磁化率测量装置,对在不同聚集状态和表面吸附抗原、抗体等生物分子后磁性纳米粒子的交流磁化率谱进行测量.结果:透射电子显微镜测量表明,实验所用氧化铁纳米粒子平均磁核直径10 nm,但是由于溶液中粒子之间的磁偶极相互作用而以聚集体的形式存在,表现出较大的水动力尺寸及其分布.振动样品磁强计测量表明,氧化铁纳米粒子的饱和磁化强度为61.43 emu·g-1.交流磁化率谱测量表明,随着氧化铁纳米粒子在溶液中水动力尺寸的增加,即聚集体尺寸的增加,磁化率谱中对应的磁动力学特征频率减小,与理论预示一致.当缓冲溶液中磁性纳米粒子表面吸附IgG以及进一步结合羊抗人IgG后,磁动力学特征频率逐渐降低,这与表面吸附导致的水动力尺寸逐渐增加的结果是一致的.结论:溶液中磁性纳米粒子的聚集状态和生物分子吸附对其交流磁化率谱有较大的影响,主要表现为粒子的水动力尺寸增加所导致的磁动力特征频率发生移动.基于磁性纳米粒子的磁动力特征频率的变化,可望发展成为一种研究磁性纳米粒子表面生物分子相互作用的生物传感方法.
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磁性脂质超声微泡造影剂的制备及影像增强的实验研究
目的:探讨自制磁性脂质微泡超声造影剂在体外的基本特性及体内的影像增强效果,为研制既能在超声诊断中使影像增强,又能对肿瘤进行热疗的超声造影剂提供理论基础和实验依据.方法:(1) 采用化学共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米材料,机械振荡法制备磁性脂质微泡.(2) 马尔文粒径测量仪测量磁性脂质微泡粒径,血球计数板测量浓度,扫描电镜及能谱分析对其形态和成分进行分析.(3) 将已制备的磁性脂质微泡原溶液放入4 ℃冰箱里储存2周后观察其形态和粒径的变化.(4) 大型彩超仪评价其在兔肝脏的显像效果.(5) 分别将含有不同浓度磁性纳米粒子的脂质微泡置于频率230 kHz、输出电流30 A的SPG-06A高频磁感应加热设备平板线圈上加热1 h,观察其体外升温情况.结果:此微泡平均粒径为1 127 nm,浓度为3×109ml-1.在4 ℃冰箱中放置2周后,其形态和粒径未发生明显改变.经耳缘静脉注入兔肝脏后,肝实质回声可见明显增强.一定浓度的磁性脂质微泡在一定磁场作用下具有升温恒温的特性,温度可恒定在42～62 ℃之间.结论:此磁性脂质微泡造影剂粒径小,性质稳定,影像增强效果好,在磁场作用下具有升温恒温能力,为今后临床的进一步应用提供了实验依据.
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正交分析法优选半乳糖化羧甲基壳聚糖磁性纳米载体的制备条件
目的:优选半乳糖化羧甲基壳聚糖磁性纳米载体(galactosylated-carboxymethyl chitosan-magnetic iron oxide nanoparticles,Gal-CMCS-Fe3O4NP)的制备条件.方法:采用正交分析试验方法,以Fe3O4NP与羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan,CMCS)质量比、pH值和搅拌时间为考察因素,纳米载体的粒径和磁响应性为考察指标.结果:Fe3O4NP与CMCS的质量比为1∶2、pH值为7、搅拌时间为1 h时为佳制备条件,终所制备的Gal-CMCS-Fe3O4NP的平均粒径为20 nm,具有较好的磁响应性.结论:获得较满意的Gal-CMCS-Fe3O4NP的制备条件,纳米载体性状符合要求.
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新型纳米探针检测血浆K-ras基因突变与胰腺癌根治术后复发的关系研究
[目的]建立纳米捕获探针体系检测血浆中K-ras基因突变的方法,并探讨K-ras基因单核苷酸多态性突变与胰腺癌根治术后复发及预后的关系.[方法]收集2013年1月至2016年1月收治的胰腺癌根治性切除患者51例,抽提外周血DNA,应用特异性纳米捕获探针检测K-ras基因12、13位点密码子突变,通过Kaplan-Meier生存分析,评估K-ras基因点突变对胰腺癌根治术后复发及预后的影响.[结果]51例胰腺癌根治术患者K-ras基因突变率为35.3％(18/51),K-ras突变与淋巴结转移、神经侵犯有显著性相关(P=0.002、P=0.004).通过随访分析K-ras基因突变者1年、2年累积无瘤生存率为41.3％ 、0％,K-ras基因野生型1年、2年累积无瘤生存率为66.3％、14.4％,差异有统计学意义(P=0.042、P=0.008);K-ras基因突变者1年累积总体生存率为81.1％,野生型为93.5％,差异无统计学意义(P=0.203),而K-ras基因突变者2年累积总体生存率为11.7％,野生型为26.4％,差异有统计学意义(P=0.035).[结论]纳米捕获探针体系能够快速痕量检测血浆中K-ras基因突变,其与胰腺癌的淋巴结转移、神经侵犯密切相关,可作为判断胰腺癌根治术后患者无瘤生存期的一个重要指标.
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基于CdTe量子点和磁性纳米材料构建的夹心型电化学免疫传感器
目的 制备新型夹心型电化学免疫传感器,并研究该传感器的性能. 方法 以甲胎蛋白(AFP)作为检测模型,以磁性微球为一抗固定载体,CdTe量子点作为二抗标记物,通过碳二亚胺交联法制备AFP一抗固化的免疫磁珠和AFP二抗固化的CdTe量子点,通过夹心免疫分析模式和电化学溶出伏安法建立新型高灵敏电化学免疫传感器,并采用红外光谱、紫外光谱及电化学方法对该传感器进行表征. 结果 该电化学免疫传感器对AFP抗原检测的线性范围为1～200 ng/mL,检测限为0.025 ng/mL. 结论 该电化学免疫传感器仪器简单、操作便捷、检测结果稳定,并具有较高的灵敏度.
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磁性碳纳米管固相萃取联用火焰原子吸收光谱法测定水中痕量铜
目的 建立水中痕量铜的磁性固相萃取-火焰原子吸收法的检测方法.方法 采用磁性固相萃取技术,水样经自制的Fe3O4/MWCNTs磁性纳米材料富集后用0.1 mol/L的HNO3洗脱,火焰原子吸收法进行定量分析.并对实验产生影响的一些参数如:样品的pH值、吸附时间、洗脱剂及其浓度、吸附剂的用量等进行了优化.结果 本实验合成的Fe3 O4/MWCNTs磁性纳米材料具有小的尺寸、大的比表面积、良好的分散性、较强的吸附能力等优点;具有顺磁性,在外加磁场的作用下易实现固液分离.在佳实验条件下,铜在0.1 μg/L～5 μg/L时呈良好线性,并对1.0 μg/L溶液进行平行测定11次,其相对标准偏差为2.3％.检出限为0.036 μg/L,富集因子可达到100,并且吸附剂至少可以预富集/洗脱循环使用100次.结论 该方法具有操作简单、灵敏度高、仪器简单、操作快速、污染小等优点.此方法应用于水样中铜离子含量的测定,得到令人满意的结果.
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磁性纳米粒子的制备及对α-淀粉酶的固定化研究
目的 探讨氨基功能化磁性纳米粒子的制备及固定α-淀粉酶的效果.方法 通过化学共沉淀法制备四氧化三铁磁性纳米粒子,用正硅酸乙酯(TEOS)水解的二氧化硅包裹纳米粒子,并与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)发生硅烷化反应进行表面改性功能化修饰,用修饰后的磁性纳米粒子对来源于人唾液的α-淀粉酶进行固定化.结果 透射电镜(TEM)显示四氧化三铁磁性纳米粒子形貌均匀;傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示四氧化三铁磁性纳米粒子被包裹上二氧化硅和修饰上氨基;固定化后的α-淀粉酶的大活力是826 U/mg,为游离酶的75％,重复使用7次后活性仍然较高,对pH的稳定性较游离酶增强.结论 四氧化三铁磁性纳米粒子可以成功固定α-淀粉酶,固定化后的α-淀粉酶操作的稳定性和重复利用率得到显著提高,为利用其磁性快速分离α-淀粉酶底物提供了可能性.
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纳米探针检测鼠类肉瘤病毒癌基因突变与胰腺癌分期及预后的研究
目的 建立纳米捕获探针体系检测血浆中鼠类肉瘤病毒癌基因(K-ras)突变的方法,并探讨K-ras基因单核苷酸多态性突变与胰腺癌临床病理特征及其预后的关系.方法 收集胰腺癌患者72例,所有患者均明确诊断.抽提各血浆标本DNA,应用特异性纳米捕获探针检测K-ras基因12、13位点密码子突变,结合临床资料,分析K-ras基因点突变与胰腺癌临床病理特征的关系及其对预后的影响.结果 72例胰腺癌患者血浆DNA浓度为20~200ng/μl,33例检测到K-ras基因突变,循环阈值(Ct)为21.71~35.61,其中12位点30例,13位点3例,K-ras基因突变率为45.8%(33/72);其中37例相对早期胰腺癌(Ⅰ+Ⅱ期)的K-ras基因突变10例,突变率为27.0%(10/37),而35例中晚期胰腺癌(Ⅲ+Ⅳ期)的K-ras基因突变23例,突变率为65.7%(23/35),两者比较差异有统计学意义(x2=10.843,P=0.001),提示K-ras基因点突变与肿瘤分期相关;72例胰腺癌患者均获得随访,随访时间为2个月至26个月,平均随访时间9.7个月,通过随访分析K-ras基因突变者1年生存率为42.6%,K-ras基因野生型患者1年生存率为73.4%,差异有统计学意义(x2=5.335,P=0.017).结论 采用纳米捕获探针体系能够快速痕量检测血浆中K-ras基因突变,其与胰腺癌的分期、预后密切相关.
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磁性纳米粒子肿瘤分子成像研究及进展
分子影像学是指在活体状态下,应用影像学方法对人或动物体内细胞及分子水平的生物学过程进行成像、定性和定量研究的一门学科[1].肿瘤分子影像学的目标是检测癌前病变和微小肿瘤,发现癌前病变生物学特性,预测病变临床过程和评价疗效[2].在光学、核医学、超声、CT及MRI等影像技术中,MRI空间分辨力高,可达到25～100 μm,且能多序列成像,同时获得解剖及生理信息,这是其它影像技术尚无法达到的优点[3].磁性纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)作为分子探针的优点是体积小,具有出色的质子弛豫增强能力[4],对各种生物屏障有穿透作用,可提高靶向结合力[1];每个MNPs表面可能存在超过10万个的对比金属离子和归巢数百配体,这种表面积/体积比增强效应极大地提高了靶向亲和力和信号放大[5],在肿瘤血管生成、转移、细胞凋亡、酶活性研究方面潜力较大[6].
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叶酸受体介导的载顺铂磁性纳米pH敏感药物的制备及性能
[目的]制备具有叶酸受体靶向、磁靶向及pH敏感释放的载顺铂磁性纳米药物(FA-PEG-NH-N=MNPs-CDDP),为进一步研发智能靶向头颈部肿瘤药物载体奠定基础.[方法]采用化学共沉淀法制备醛基化海藻酸钠改性的四氧化三铁纳米粒(MNPs),海藻酸钠表面的羧基通过配位络合作用与顺铂连接,制备的偶联叶酸的双肼基PEG,其肼基端与海藻酸钠的醛基通过腙键连接包裹载药纳米粒,经纯化获得叶酸修饰的载顺铂磁性纳米pH敏感靶向抗癌药物(FA-PEG-NH-N=MNPs-CDDP),采用紫外分光光度计、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、激光动态粒径仪等对其理化性状等进行表征,同时采用细胞铁染色、透射电镜和体外实验来评估其细胞靶向性和pH敏感释药特征.[结果]该纳米药物顺铂含量为0.773 mg/mL,铁含量约为1.908 mg/mL;透射电镜下磁核平均粒径约为(10.2±1.5)nm,激光粒度仪测得平均水动力学直径(176.6±1.1)nm,zeta电位为(-20.91±1.76)mV,大饱和磁化强度为(16.3±0.2)emu/g,能被叶酸受体阳性细胞摄取,并能在低pH值下释放药物.[结论]该磁性纳米药物具有良好的稳定性、叶酸受体靶向性和pH敏感释药功能,为肿瘤的药物靶向转运奠定了基础.
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具有肿瘤诊疗作用的多功能磁性纳米粒子研究进展
目的:近年来肿瘤的早期诊断及靶向性治疗迎来了新的机遇.磁性纳米粒子(MNPs)已被广泛应用于磁共振成像、药物载体、作为热疗介质用于癌症热疗和近红外光谱光热治疗的研究.
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磁感应纳米热化疗用于肿瘤综合治疗的体外研究
目的:研究磁性纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)介导的肿瘤纳米热疗联合甲氨蝶呤(Methotrexate,MTX)对乳腺癌细胞的体外毒性,为治疗乳腺癌探索新方法.方法:制备MNPs并对其进行表面修饰,对修饰前后的MNPs进行透射电子显微镜(TEM)、红外光谱分析(FTIR)、磁化曲线(VSM)、升温性能等一系列的理化表征.体外细胞实验选用人乳腺癌MCF-7细胞,采用CCK8试剂盒检测细胞活力.探讨磁场对细胞增殖能力的影响,以及不同浓度甲氨蝶呤对细胞的毒性作用,后探讨甲氨蝶呤与水浴热疗、磁感应热疗联合应用对肿瘤细胞的杀伤作用,并评价是否具有热化疗协同效应.结果:一系列理化性质表征表明氨基硅烷修饰后的磁性纳米粒子呈近球形,粒径在10nm左右,具有超顺磁性和良好的升温性能.体外细胞实验结果表明,磁场暴露不会对MCF-7细胞活力造成影响.热疗对甲氨蝶呤具有一定的协同作用,热疗与甲氨蝶呤的联合应用可以更大力度的杀伤乳腺癌细胞.结论:MNPs联合甲氨蝶呤用于肿瘤综合治疗优于单一治疗.
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苏丹红Ⅰ在NiFe2O4@Au/GC修饰电极上的电化学行为及测定
目的:研究苏丹红Ⅰ在核壳结构纳米复合粒子修饰玻碳电极(NiFe2O4@Au/GC)上的电化学行为,建立测定苏丹红Ⅰ含量的电化学分析新方法.方法:电化学阻抗法(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、差分脉冲伏安法(DPV).结果:在6 × 10-7～1.5×10-5mol·L-1范围内,苏丹红Ⅰ的差分脉冲伏安响应电流与其浓度呈现良好的线性关系(r =0.9941),检出限为2×10-7 mol·L-1.结论:本方法简便、快捷,灵敏度高,可用于辣椒粉、辣椒酱中苏丹红Ⅰ的检测.
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磁性纳米粒子在检测中的应用
着重论述了近年来磁性纳米粒子在疾病诊断、食品卫生检测、环境检测以及植物病毒检测方面的应用，并对其应用前景进行了展望。
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磁性纳米颗粒载ABCG2-siRNA逆转乳腺癌细胞对阿霉素耐药性的研究
目的:研究抑制乳腺癌耐药蛋白(ABCG2)表达对乳腺癌细胞耐药性的逆转作用,为乳腺癌基因靶向治疗提供新思路.方法:通过透射电镜和纳米粒度电位分析仪对磁性纳米颗粒(polyMAG)的粒径、电位进行表征,利用凝胶电泳阻滞实验检测polyMAG与siRNA的结合情况,并用polyMAG携载不同浓度(5、10、20、50、100 nmol/L)ABCG2-siRNA,将其转染入乳腺癌细胞耐药株(MCF-7/ADR)后,采用CCK-8检测siRNA转染后细胞的存活率,荧光定量PCR和Western blotting分别检测ABCG2 mRNA和蛋白表达水平,Calcein-AM/PI染色观察细胞凋亡.结果:polyMAG粒径约100 nm,呈正电荷,表面电位29.6 mV.当polyMAG与ABCG2-siRNA的比为1:1和1:2时ABCG2-siRNA可完全结合.当20~100 nmol/L polyMAG-siRNA干扰ABCG2表达后,细胞存活率较未转染组明显降低(P<0.05).20 nmol/L polyMAG-siRNA转染组ABCG2 mRNA表达显著下调,约为未转染组的1/8(P<0.05),且凋亡细胞较其他组明显增多;50 nmol/L polyMAG-siRNA转染后可明显干扰ABCG2蛋白表达(P<0.05).结论:polyMAG-siRNA能高效干扰ABCG2表达,增加MCF-7/ADR细胞对阿霉素敏感性,逆转细胞耐药.
