關(guān)于磁性納米粒子在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

姜源，趙震昊，趙敏

（東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150000）

磁性納米粒子/磁性納米顆粒（Magnetic Nanoparticles，MNPs）是近年來發(fā)展迅速且極具應(yīng)用價值的新型材料，在生物技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、工程和環(huán)境等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，不同類型MNPs的合成備受人們的關(guān)注[1]。

磁性納米粒子的應(yīng)用涵蓋了廣泛的磁記錄介質(zhì)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如磁共振造影劑和癌癥治療中的治療劑[2-3]。對于生物醫(yī)學(xué)用途，應(yīng)用在室溫下呈現(xiàn)超順磁行為的顆粒是優(yōu)選的[4]。

1 在生物醫(yī)學(xué)方面上的應(yīng)用

磁性納米粒子在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用可以分為體外應(yīng)用和體內(nèi)應(yīng)用。在體外應(yīng)用方面，磁性納米粒子可以被用來進(jìn)行診斷分離、選擇和磁感應(yīng)量度，而在體內(nèi)應(yīng)用方面，可以被用來在熱療和藥物靶向中進(jìn)一步進(jìn)行分離。

1.1 體內(nèi)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

在體內(nèi)生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用中，磁性納米粒子必須由無毒且無免疫原性的材料制成，其粒徑足夠小以便在注射后保持在循環(huán)中并且穿過器官和組織的毛細(xì)血管系統(tǒng)，從而避免血管栓塞[5]。它們還必須具有很高的磁化強(qiáng)度，以便在血液中的運(yùn)動可以通過磁場控制，從而可以將其固定在目標(biāo)病理組織附近[6-8]。對于體外應(yīng)用，可以使用由超順磁性納米晶體組成的復(fù)合物，所述超順磁性納米晶體在沒有磁場的情況下以長沉降時間分散在亞微米抗磁性顆粒中[5]。

1.1.1 熱療

將磁性納米粒子置于電流磁場的隨機(jī)變化中，粒子能夠沿磁場或逆磁場進(jìn)行運(yùn)動，磁能即可以熱的形式傳遞給磁性納米粒子，由于腫瘤細(xì)胞相對于正常細(xì)胞對溫度敏感性更高，從而使腫瘤組織的溫度迅速升高，進(jìn)而達(dá)到破壞病理細(xì)胞的目的[9-10]。

1.1.2 靶向輸送藥物

伴隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，磁性納米粒子靶向輸送藥物逐漸成為可能[11]。將磁性納米粒子結(jié)合外部磁場或者是可使植入物發(fā)生磁化的粒子能夠?qū)⑺幬镙斔偷侥繕?biāo)區(qū)域，并且在藥物釋放時將藥物固定在一定位置，并且能夠在該位置發(fā)生作用[12]。藥物被運(yùn)送到特定的位置后不僅可以消除藥物本身副作用并且還可以減少所需的藥物劑量[5]。

1.2 體外生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

1.2.1 分離和選擇

將磁性吸附劑添加到含有靶的溶液或懸浮液中，將其吸附到磁性吸附劑上，然后使用適當(dāng)?shù)拇帕Ψ蛛x器從懸浮液中回收具有吸附靶的吸附劑[5]。

1.2.2 磁控弛豫法

磁控弛豫法被引入作為評估免疫分析的方法[13]。磁感應(yīng)法測量磁性黏性，即去除磁場后磁性納米粒子系統(tǒng)的凈磁矩的弛豫[14]。有兩種不同的放松機(jī)制。（1）納米粒子的內(nèi)部磁化矢量在核心內(nèi)的易軸方向上松弛，這被稱為Néel弛豫[15]。（2）粒子在載體液體中完成旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散，稱為布朗放松。內(nèi)爾和布朗放松可以通過不同的放松時間來區(qū)分。此外，布朗放松只能發(fā)生在液體中，而尼爾放松不依賴于納米粒子的分散。磁感應(yīng)量取決于核心尺寸，流體動力學(xué)尺寸和各向異性的事實(shí)允許這種技術(shù)通過它們的不同磁性行為來區(qū)分自由和結(jié)合共軛物，因此可以用作評估免疫測定的分析工具。

1.2.3 磁共振成像

在納米材料和醫(yī)學(xué)診斷之間的界限，超順磁性氧化鐵納米粒子被證明是一類新型探針，可用于體外和體內(nèi)細(xì)胞和分子成像。與順磁性造影劑相比，超順磁性造影劑具有在磁共振成像（MRI）中產(chǎn)生增強(qiáng)的質(zhì)子松弛的優(yōu)點(diǎn)。

1.2.4 生物分離

在一個典型的分離過程中，生物實(shí)體被超順磁性膠體標(biāo)記，然后通過外部磁場進(jìn)行分離。納米磁性顆粒，如超順磁性氧化鐵顆粒，已被廣泛用于生物過程中細(xì)胞和生物分子的分離和純化。由于它們體積小、比表面積高，與傳統(tǒng)的微米級樹脂或珠粒相比，這些生物分離應(yīng)用具有許多優(yōu)越的特性。

2 結(jié)語

以上對磁性納米粒子在生物醫(yī)學(xué)的體內(nèi)應(yīng)用方面和體外應(yīng)用方面進(jìn)行了部分探討，對磁性納米粒子在生物醫(yī)學(xué)的研究還有很長的路要走，現(xiàn)如今磁性納米粒子已經(jīng)與生物醫(yī)學(xué)密切聯(lián)系，相信磁性納米粒子以后在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中會有更多的開發(fā)。