磁性微球的应用有哪些?

磁性微球因为具有磁性,在磁场作用下可定向运动到特定部位,或迅速从周围介质中分离出来。这些性能使其具有极广阔的应用前景,因而在细胞分离、蛋白质分离和纯化、固定化酶、免疫分析测定、靶向药物、DNA分离与核酸杂交等领域有着广泛的应用前景。

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1、细胞分离

磁性微球用于细胞分离是将生物分子亲和反应的专一性和固定化生物分子易于分离的特点结合了起来。磁性微球作为不溶性载体,在其表面接上具有生物活性的吸附剂或其它配体(如抗体,荧光物质,外源凝结素等)活性物质,利用它们与指定细胞的特异性结合在外加磁场作用下将细胞分离,分类以及对其种类和数量分布进行研究。磁性粒子在分离癌细胞和正常细胞方面的动物临床实验已获成功,有人将粒径为3um的磁性微球外接抗小鼠Fc抗体(免疫球蛋白),用于小鼠骨髓中癌细胞和正常细胞的分离,分离率达99.9%以上。磁性亲和细胞分离在血液学研究和血液病治疗取得了成功,在骨髓移植的临床实验中,曾采用免疫磁性微球去除自体骨髓移植物中残存瘤细胞以降低白血病复发的机会,同样的方法用于选择性去除异体骨髓移植物中的T细胞以防止移植物抗宿主病的发生。

 

2、蛋白质分离和纯化

以磁性微球为固相介质对蛋白质进行提纯是一项新兴的蛋白质分离技术。传统的蛋白质分离方法如盐析、有机溶剂、膜分离技术、离子交换技术和层析技术等,通过改变pH值、温度、离子强度、介电常数等因素来达到分离的目的,分离过程繁杂,而且目标蛋白质的损失大。而蛋白质的磁分离是通过对磁性微球表面的改性,共价结合能被目标蛋白质识别和可逆结合的配基,然后进行目标蛋白质的分离。在磁分离过程中,将磁性微球直接放入含有目标蛋白质的混合溶液中,目标蛋白质与磁性微球紧密结合,然后利用外部磁场进行分离。整个分离过程不需对混合溶液的pH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。与传统分离方法相比较,蛋白质的磁分离技术具有快速、高纯、高收率等优点。

 

3、固定化酶

固定化酶是通过物理的或化学的方法,将酶分子束缚在载体上,使其既保持酶的天然活性,又便于与反应液分离,可以重复使用,它是酶制剂中的一种新剂型。运用磁性高分子微球作为结合酶的载体,具有以下优点:有利于固定化酶从反应体系中分离和回收,操作简便。对于双酶反应体系,当一种酶的失活较快时,就可以用磁性材料来固载另一种酶,回收后反复使用,降低成本;磁性载体固载酶放入磁场稳定的流动床反应器中,可以减少持续反应体系中的操作,适合于大规模连续化操作;利用外部磁场可以控制磁性材料固定化酶的运动方式和方向,替代传统的机械搅拌方式,提高固定化酶的催化效率。

 

采用三聚磷酸钠固定的方法制成氨基多糖微球,并以此氨基多糖微球为载体用戊二醛交联法进行脲酶固定化研究。结果表明,光滑表面微球载体与多孔微球载体对脲酶的固定化效率分别是51.5%和68%;用1.5cm×15cm柱进行尿素转化时间12min,光滑表面微球载体固定化脲酶和多孔微球载体固定化脲酶对尿素溶液转化率分别为91.8%和99.99%。这一结果说明,利用多孔微球载体可有效地提高载体对脲酶的固定化效率,并且能彻底的分解尿素,提高尿素转化率。

 

4、免疫分析测定

在磁性高分子微球表面偶联定向吸附于细菌的抗体,并利用它与原液混合、沉降。在磁场作用下分离、提纯,得到吸附于磁性高分子微球上的活细菌。磁性高分子微球可偶联抗体分离带特定抗原的免疫细胞,利用磁性高分子微球结合的抗原或抗体进行免疫分析,具有特异性高、分离快、重现性好等特点。有研究将其用在糖尿病的临床免疫分析中,并取得了良好的分析结果,表明这种非放射性磁性酶联免疫测定技术已趋成熟。

 

5、靶向药物

为了提高药物的效用,减少副作用,靶向药物(生物导弹技术)正成为当今的热门课题,所谓生物导弹技术就是利用药物载体的pH敏、热敏和磁性等特点在外部环境的作用下对病变组织实行定向给药。通过对磁性微球表面的功能化,作为药物载体,在外加磁场的作用下,将药物载至预定区域,实现靶向给药技术。按靶向药物给药方式可以分为主动给药和被动给药,被动给药是依靠改变药物载体表面的亲水、疏水特性以及粒子大小向目标给药;而主动给药主要依靠外加磁场等的定向作用以及药物载体耦合如单克隆抗体、外源凝结素等对给药目标的特殊亲和性,来实现定向给药。

 

将磁性药物注入体内,同时在肿瘤外部施加一定场强的外磁场,利用磁性药物的流动性能和磁场诱导性能,将磁性药物载体定向于靶区,药物以受控的方式缓慢定位释放,集中在病变部位发挥作用,相应减少了全身药物水平,从而达到高效、速效、低毒的作用。临床试验表明,磁性微球可定期安全地排出体外。世界上第一例应用磁性药物靶向治疗的临床试验是由德国人在1994年至1995年间完成的。结果表明患者对磁性靶向药物的耐受性很好。

 

6、DNA的分离与核酸杂交

磁性微球还可用于分子生物学,用来分离纯化键合有蛋白质的DNA和RNA。偶合DNA碎片的磁性微球可以用作DNA探针或者序列反应模板。由于其迅速分离的特性,磁性微球用来代替传统的亲和色谱法,提纯DNA,含有双链识别序列的磁性微球只需通过三次吸附解附循环,在不到1h的时间内即可从酵母原液中得到均匀的核因子II-IC,含有单链DNA的磁性微球可用来分离,纯化DNA和RNA,单分散键合有多聚核酸片段(dT)36的磁性微球用来纯化mRNA,可大大提高产率,其操作步骤大为减少,所用时间也相应缩短。

 

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