生物兼容的磁性纳米粒子的制备及其在细胞分离方面的研究

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随着纳米技术的发展,包含两种或两种以上纳米尺度功能材料的复合纳米粒子已经成为当前材料学一个越来越活跃的研究领域,且二氧化硅包裹的磁性纳米粒子也逐渐引起人们的关注。作为一种新型的功能材料,磁性纳米粒子在生物医学、细胞学和生物工程学等领域有着广泛的应用。磁性二氧化硅纳米粒子的广泛应用主要得益于二氧化硅显著的优点:(1)生物相容性好,具有生物惰性,极大地改善粒子的分散性,且在人体中稳定性高;(2)易功能化,存在丰富的羟基官能团,可以很容易地与醇类及硅烷偶联剂反应,便于进一步与目标生物分子结合。将目标生物分子或目标细胞通过功能基团吸附在生物磁性纳米粒子上,在外磁场作用下可以实现蛋白质提纯,细胞等的分离;在临床医学上,纳米粒子的超顺磁性、巨大的载药量、良好的生物相容性等优点使其成为一种优良的靶向药物载体;同时也可以考虑将磁性纳米粒子和荧光物质同时包埋在二氧化硅里形成磁性纳米荧光粒子。引入荧光性能的磁性纳米粒子在免疫检测、细胞成像、靶向药物追踪等领域展示了巨大潜力。故本论文以免疫磁性纳米粒子的制备及其应用作为研究对象,应用化学共沉淀的方法,制备了磁性纳米粒子,并在其表面包裹二氧化硅,提高了粒子的分散性,粒径也比较均一,磁性较强,将其进行表面修饰,用其分离出的细胞有较好的扩增效果。由于制备过程都是在水溶液中完成,减少了造成污染的可能性。通过本研究,取得了以下几个有意义的结果:1、利用化学沉淀法制备的超顺磁性的Fe3O4纳米粒子具有很好的单分散性,且粒径比较的均一,在30nm左右,Fe3O4粒子结晶完整、具有较高纯度,粒子晶型为尖晶石结构。粒子具有较强的磁性,其比饱和磁化强度达到73.1emu/g。在其表面包裹具有生物相容性的二氧化硅,再在其表面进行化学修饰使其成为生物功能化的磁性纳米粒子。通过化学连接方法将单克隆抗体连接到生物功能化的磁性纳米粒子表面使其成为免疫磁性纳米粒子。免疫磁性纳米粒子在外加磁场中即可将目标产物分离和纯化。2、将phen-苯甲酸稀土配合物包裹到Fe3O4中发现:稀土配合物在掺杂到Fe3O4时,其结构特性没有受到大的破坏,从而使免疫磁性纳米粒子具有优异的荧光特性。在磁性纳米荧光粒子的荧光发射光谱中,最大发射峰对应的荧光强度是441.7。3、将磁性纳米粒子应用于细胞的分离,能够快速有效的分离目标细胞,并在整个分离过程中对细胞的形态以及活性没有明显影响。另外,本方法与其它细胞分离技术相比具有许多优点:操作简单、快速,在较短的时间内就能从脐带血中分离出较高纯度的CD133细胞。4、使用自制的免疫磁性纳米粒子,从脐血中分离并纯化出CD133细胞,并分别对单个核细胞(对照组)和CD133细胞(实验组)进行红、粒系集落扩增培养14天、21天。培养的结果表明:用自制的免疫磁性纳米粒子分离出来的CD133细胞具有很好的活性,能够很好的增值,形成红、粒系集落。同时根据单个核细胞(对照组)和CD133细胞(实验组)培养14、21天时的红、粒祖细胞系集落扩增倍数的比较,可知CD133细胞具有更强的增殖能力(P<0.01),它是造血干/祖细胞分化抗原标志,从而为临床上各种血液病的治疗提供了一定的技术支持。
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