医药-临床-护理免疫磁性微球的研究现状ppt课件

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1、教授专题报告教授专题报告 报告人报告人 杨婉身杨婉身免疫生物磁性微球免疫生物磁性微球 1.磁性微球的结构和特性磁性微球的结构和特性磁性微球的结构和特性磁性微球的结构和特性磁性微球的结构和特性磁性微球的结构和特性 2.免疫磁性微球的制备免疫磁性微球的制备免疫磁性微球的制备免疫磁性微球的制备免疫磁性微球的制备免疫磁性微球的制备 3.免疫磁性微球的分离原理和特点免疫磁性微球的分离原理和特点免疫磁性微球的分离原理和特点免疫磁性微球的分离原理和特点免疫磁性微球的分离原理和特点免疫磁性微球的分离原理和特点 4.免疫磁性微球的应用免疫磁性微球的应用免疫磁性微球的应用免疫磁性微球的应用免疫磁性微球的应用免疫磁

2、性微球的应用 免疫磁性微球免疫磁性微球(Immunomagnctic beads,IMB)(Immunomagnctic beads,IMB)是免疫学和磁载体技术是免疫学和磁载体技术结合而发展起来的一类新型材料。结合而发展起来的一类新型材料。IMBIMB是包被有单克隆抗体的磁性微球，可是包被有单克隆抗体的磁性微球，可与含有相应抗原的靶物质特异性地结合形成新的复合物。通过磁场时，这种与含有相应抗原的靶物质特异性地结合形成新的复合物。通过磁场时，这种复合物可被滞留，与其它组分相分离复合物可被滞留，与其它组分相分离,该过程称为免疫磁性分离法该过程称为免疫磁性分离法(Immunomagnctic Se

3、paration)(Immunomagnctic Separation)。免疫磁性分离简便易行，分离纯度高，保。免疫磁性分离简便易行，分离纯度高，保留靶物质活性，且高效、快速、低毒，可广泛应用于细胞分离和提纯、免疫留靶物质活性，且高效、快速、低毒，可广泛应用于细胞分离和提纯、免疫检测、核酸分析和基因工程、作靶向释药的载体等领域。检测、核酸分析和基因工程、作靶向释药的载体等领域。磁性微球结构磁性微球结构磁性物质磁性物质高分子层高分子层功能配基功能配基 磁性微球由载体微球和配基结合而成。磁性微球由载体微球和配基结合而成。理想的磁性微球为均匀的球形、具有超顺磁理想的磁性微球为均匀的球形、具有超顺磁性

4、及保护性壳的粒子。性及保护性壳的粒子。磁性材料：磁性材料：-Fe-Fe2 2O O4 4、Me-FeMe-Fe2 2O O4 4（Me=CoMe=Co，MnMn，NiNi）、FeFe3 3O O4 4、NiNi、CoCo、FeFe、Fe-CoFe-Co和和Ni-FeNi-Fe合金等，目前被研究最多且应用最广泛的是铁及其合金等，目前被研究最多且应用最广泛的是铁及其氧化物氧化物（FeFe、FeFe2 2O O4 4和和FeFe3 3O O4 4等等）。高分子材料：聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、多糖高分子材料：聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、多糖(纤维素、琼脂糖、葡聚纤维素、琼脂糖、葡聚糖、壳聚糖等糖、壳聚糖等)和牛

5、血清白蛋白等。表面常带有化学功能的基团和牛血清白蛋白等。表面常带有化学功能的基团,如如-OH、-NH2、-COOH和和-CONO2等，使得磁性微载体就几乎可以偶联任何具有生等，使得磁性微载体就几乎可以偶联任何具有生物活性的蛋白。物活性的蛋白。功能配基：配基必须具有生物专一性的特点功能配基：配基必须具有生物专一性的特点,而且载体和微球与配基而且载体和微球与配基结合后不影响或改变配基原有的生物学特性，保证微球的特殊识别功能。结合后不影响或改变配基原有的生物学特性，保证微球的特殊识别功能。外加磁场作用力与磁性微球的关系外加磁场作用力与磁性微球的关系磁性高分子微球决定了免疫磁性微球的大小和形状。磁性高

6、分子微球决定了免疫磁性微球的大小和形状。HirscheinHirschein得到外加磁得到外加磁场作用力与磁性微球的关系为场作用力与磁性微球的关系为:F=(Xv-XvF=(Xv-Xv0 0)VH(dH/dX)VH(dH/dX)其中其中F F为外加磁场作用力；为外加磁场作用力；XvXv为为磁性微球的磁化率；磁性微球的磁化率；XvXv0 0为为介质的磁化率；介质的磁化率；H H为为外加磁场；外加磁场；V V为为磁性微球的体积；磁性微球的体积；dH/dXdH/dX为为磁场强度。磁场强度。可见磁性粒子在磁场中受的力可见磁性粒子在磁场中受的力F F与粒子的大小成正比。当粒子直径与粒子的大小成正比。当粒子

7、直径D10D10m m时时，能在弱磁场下分离，容易沉淀，吸附生物分子的量也少；在直径，能在弱磁场下分离，容易沉淀，吸附生物分子的量也少；在直径D0.03D0.03m m时，粒子可以稳定分散在溶液中，分离需要很大的磁场强度。选时，粒子可以稳定分散在溶液中，分离需要很大的磁场强度。选用的粒径范围应根据分离物系的特点确定。用的粒径范围应根据分离物系的特点确定。F F还与磁性微球的磁化率有关，微球的磁化率直接决定于作为磁核的磁粉的还与磁性微球的磁化率有关，微球的磁化率直接决定于作为磁核的磁粉的组成及大小，常用的缺氧化物，当其结构的晶体小于组成及大小，常用的缺氧化物，当其结构的晶体小于30nm30nm时

8、时,成为超顺磁材成为超顺磁材料，当晶体大于料，当晶体大于30nm30nm时时,成为铁磁性。成为铁磁性。磁性微球的特性磁性微球的特性 大比表面和高分散稳定性：随着微球的细化，其粒径达到纳米级时，大比表面和高分散稳定性：随着微球的细化，其粒径达到纳米级时，其比表面激增，微球表面官能团密度及选择性吸附能力变大，达到吸附平其比表面激增，微球表面官能团密度及选择性吸附能力变大，达到吸附平衡的时间大大缩短，粒子的分散稳定性也大大提高。衡的时间大大缩短，粒子的分散稳定性也大大提高。软磁效应：在外加磁场作用下软磁性高分子微球可产生磁性，并做定软磁效应：在外加磁场作用下软磁性高分子微球可产生磁性，并做定向移动，

9、磁场去出后磁性消失，由此可方便地进行分离和磁性导向。向移动，磁场去出后磁性消失，由此可方便地进行分离和磁性导向。生物相容性：纳米磁性微球与多数生物高分子如多聚糖、蛋白质等具生物相容性：纳米磁性微球与多数生物高分子如多聚糖、蛋白质等具有良好的生物相容性。在生物工程，特别是在生物医学领域应用，具有良有良好的生物相容性。在生物工程，特别是在生物医学领域应用，具有良好的生物相容性是非常重要的。好的生物相容性是非常重要的。功能基特性：磁性微球表面功能化的基团能与生物高分子的多种活性功能基特性：磁性微球表面功能化的基团能与生物高分子的多种活性基团如基团如-OH、-COOH、-NH2共价连接，可在其表面稳定

10、地固定生物活性物共价连接，可在其表面稳定地固定生物活性物质质(如抗体、抗原、受体、酶、核酸和药物等如抗体、抗原、受体、酶、核酸和药物等)。由于纳米磁性高分子微球具有以上特性，可根据不同需要，通过共聚，由于纳米磁性高分子微球具有以上特性，可根据不同需要，通过共聚，表面改性，赋予其表面多种特定的反应性功能基，进而结合各种功能物质表面改性，赋予其表面多种特定的反应性功能基，进而结合各种功能物质,广泛用于有机合成载体、亲和色谱填料、细胞的标记与分离、固定化酶及广泛用于有机合成载体、亲和色谱填料、细胞的标记与分离、固定化酶及细菌、核酸的分离与纯化、生物芯片材料、工业废水净化、靶向释药系统细菌、核酸的分离

11、与纯化、生物芯片材料、工业废水净化、靶向释药系统的载体和免疫分析等。的载体和免疫分析等。免疫磁性微球的制备免疫磁性微球的制备磁性微载体的制备：磁性微载体的制备：包埋法：将磁性粒子分散于高分子溶液中，通过雾化、絮凝、沉包埋法：将磁性粒子分散于高分子溶液中，通过雾化、絮凝、沉积、蒸发等手段得到磁性高分子微球。积、蒸发等手段得到磁性高分子微球。单体聚合法：在磁性粒子和单体存在下，加入引发剂、稳定剂等单体聚合法：在磁性粒子和单体存在下，加入引发剂、稳定剂等聚合而成的核聚合而成的核/壳式磁性高分子微球。壳式磁性高分子微球。基本技术路线：制成磁性材料的微球，再在微球表面引入活性基团，基本技术路线：制成磁性

12、材料的微球，再在微球表面引入活性基团，通过载体表面偶联反应可将抗体结合到载体上，形成免疫磁性微球。通过载体表面偶联反应可将抗体结合到载体上，形成免疫磁性微球。优质微载体的性能：优质微载体的性能：合适与均一的磁响应强度合适与均一的磁响应强度,较小且较小且均一的粒径均一的粒径,稳定均一、特异吸附的表面性能。稳定均一、特异吸附的表面性能。抗体与磁性载体的结合：磁性微载体表面的高分子层活化后悬于抗体抗体与磁性载体的结合：磁性微载体表面的高分子层活化后悬于抗体溶液中，在室温或低温溶液中，在室温或低温(冰水浴冰水浴)下摇动一段时间即可将抗体连接到微球表下摇动一段时间即可将抗体连接到微球表面上，得到免疫磁性

13、微球。面上，得到免疫磁性微球。免疫磁性微球免疫磁性微球的分离原理的分离原理直接法对细胞进行分类直接法对细胞进行分类抗抗CD3磁球磁球磁球结合磁球结合T细胞细胞加入加入B和和T细胞中细胞中负向选择负向选择正向选择正向选择磁架进行分离磁架进行分离间接法对间接法对T细胞进行分离细胞进行分离单克隆抗体单克隆抗体CD3羊抗鼠修羊抗鼠修饰磁球饰磁球BiomagT细胞细胞T细胞细胞免疫磁性微球的应用免疫磁性微球的应用1、用于细胞分离和提纯、用于细胞分离和提纯 使用使用IMB进行分离细胞有两种方式；直接从细胞混合液中分离出靶细胞的方进行分离细胞有两种方式；直接从细胞混合液中分离出靶细胞的方法，称为阳性分离；用

14、免疫磁珠去除无关细胞，使靶细胞得以纯化的方法称为阴性法，称为阳性分离；用免疫磁珠去除无关细胞，使靶细胞得以纯化的方法称为阴性分离。免疫磁珠技术可用来分离人类各种细胞如红细胞、外周血嗜酸分离。免疫磁珠技术可用来分离人类各种细胞如红细胞、外周血嗜酸/碱性粒细胞碱性粒细胞，神经干细胞、造血细胞、，神经干细胞、造血细胞、T淋巴细胞、淋巴细胞、T淋巴细胞，人类关节滑膜细胞，树突淋巴细胞，人类关节滑膜细胞，树突状细胞，内皮细胞、及多种肿瘤细胞等。状细胞，内皮细胞、及多种肿瘤细胞等。2、体外细胞扩增、体外细胞扩增 树突状细胞树突状细胞(Dendriticcells，DC)、造血干、祖细胞等细胞在科研及临床上

15、都具、造血干、祖细胞等细胞在科研及临床上都具有巨大的应用价值，但是在体内含量较少而且分布广泛，难以获得大量高纯度的有巨大的应用价值，但是在体内含量较少而且分布广泛，难以获得大量高纯度的细胞，限制了该领域的发展。体外扩增辅以免疫磁珠技术有望解决这一难题。在细胞，限制了该领域的发展。体外扩增辅以免疫磁珠技术有望解决这一难题。在这一过程中，这一过程中，用免疫磁性微球分离纯化出待扩增的细胞，用免疫磁性微球分离纯化出待扩增的细胞，用特定的因子组合培用特定的因子组合培养，许多研究者用这样的方法寻找扩增的最佳细胞因子组合和移植的最佳时机。养，许多研究者用这样的方法寻找扩增的最佳细胞因子组合和移植的最佳时机。

16、免疫磁性微球的应用（续）免疫磁性微球的应用（续）13、免疫检测、免疫检测 免疫磁性微球可以简单快速地从血液或者骨髓中富集、清除癌细胞，广泛地应用免疫磁性微球可以简单快速地从血液或者骨髓中富集、清除癌细胞，广泛地应用于疾病检测、癌症治疗和自身骨髓移植中，还被用于从母体外周血中分离胎儿细胞于疾病检测、癌症治疗和自身骨髓移植中，还被用于从母体外周血中分离胎儿细胞进行无创性产前诊断。免疫磁珠分离技术用在微生物检测方面能准确快速地检测出进行无创性产前诊断。免疫磁珠分离技术用在微生物检测方面能准确快速地检测出样品中的样品中的Coli O 157，这对于食品卫生和预防疾病的传播具有重要的意义。，这对于食品卫

17、生和预防疾病的传播具有重要的意义。PCR技术技术与免疫磁珠技术结合在分子生物学、医学诊断学等方面有非常重要的作用，这方面与免疫磁珠技术结合在分子生物学、医学诊断学等方面有非常重要的作用，这方面的研究在医学检测方面的应用，可以简便快速地诊断膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌、的研究在医学检测方面的应用，可以简便快速地诊断膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌、腹膜胃癌、上皮肿瘤细胞等，使免疫磁性分离技术的应用更加广泛。腹膜胃癌、上皮肿瘤细胞等，使免疫磁性分离技术的应用更加广泛。4、在核酸与基因工程上的应用、在核酸与基因工程上的应用 免疫磁球可以看作是亲合层析技术中的微型配基裁体，免疫磁球可以看作是亲合层析技术中的微型配

18、基裁体，借助亲合素借助亲合素-生物素（生物素（Biotin-Avidin）系统免疫磁球可与非蛋白质结合，生物素和亲合素间有着高度的亲）系统免疫磁球可与非蛋白质结合，生物素和亲合素间有着高度的亲和力，两者的结合迅速、专一、稳定，在分子生物学、医学、免疫组织化学等领域和力，两者的结合迅速、专一、稳定，在分子生物学、医学、免疫组织化学等领域中的应用也越来越广泛，与生物磁珠技术结合后，更是产生了诱人的发展前景，并中的应用也越来越广泛，与生物磁珠技术结合后，更是产生了诱人的发展前景，并广泛地应用于分离纯化广泛地应用于分离纯化RNA、mRNA、核酸片段等及相关研究。、核酸片段等及相关研究。免疫磁性微球的应

19、用（续）免疫磁性微球的应用（续）2 5、用于分型、用于分型 免疫磁珠法可被应用于临床器官移植供受者的快速选配。在高梯度磁场下免疫磁珠法可被应用于临床器官移植供受者的快速选配。在高梯度磁场下,用用免疫磁珠法分离静脉或腹腔血中免疫磁珠法分离静脉或腹腔血中T、B淋巴细胞，并利用分离的淋巴细胞进行淋巴细胞，并利用分离的淋巴细胞进行HLA-类抗原分型。如采用磁珠技术和单抗试剂建立起可在类抗原分型。如采用磁珠技术和单抗试剂建立起可在1.5h完成完成HLA-类抗原一类分型的新方法，还可应用免疫磁珠分离技术进行肾移植供受体的类抗原一类分型的新方法，还可应用免疫磁珠分离技术进行肾移植供受体的HLA分型、探讨血液

20、病患者反复血小板输注的治疗效果与分型、探讨血液病患者反复血小板输注的治疗效果与HLA之间的相关性。之间的相关性。6、用作靶向释药系统的载体用作靶向释药系统的载体 免疫磁性微球作为靶向释药系统的载体可使免疫磁性微球上的抗癌药物更易免疫磁性微球作为靶向释药系统的载体可使免疫磁性微球上的抗癌药物更易与癌细胞接触，服用这种制剂后，在体外适当部位用一适宜强度的磁铁，将磁性与癌细胞接触，服用这种制剂后，在体外适当部位用一适宜强度的磁铁，将磁性微球引导到体内特定靶区，提高了杀伤癌细胞的效果。很多研究者使用不同的方微球引导到体内特定靶区，提高了杀伤癌细胞的效果。很多研究者使用不同的方法制成了针对不同癌细胞的免疫磁性微球，作为靶向释药系统的载体并在实验中法制成了针对不同癌细胞的免疫磁性微球，作为靶向释药系统的载体并在实验中证实这种释药载体具有良好的功效。证实这种释药载体具有良好的功效。Thanks同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全