《微纳米技术》教学课件PPT
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磁性纳米粒子是近年来发展起来的一种新型材料,因其具有独特的磁学特性,如超顺磁性和高矫顽力,在生物分离和检测领域展现了广阔的应用前景。同时,因磁性氧化铁纳米粒子具有小尺寸效应、良好的磁导向性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点,在核磁共振成像、靶向药物、酶的固定、免疫测定等生物医学领域表现出潜在的应用前景。磁性纳米粒子氧化铁纳米粒子的合成方法:共沉淀法是水相合成氧化铁纳米粒子最常用的方法。该方法制备的磁性纳米颗粒具有粒径小,分散均匀,高度生物相容性等优点,但制得的颗粒存在形状不规则,结晶差等缺点。通过在反应体系中加入柠檬酸,可得到形状规则、分散性好的纳米粒子。利用这种方法合成的磁性纳米材料被广泛应用在生物化学及生物医学等领域。微乳液法制备纳米粒子,产物均匀、单分散,可长期保持稳定,通过控制胶束、结构、极性等,从分子规模来控制粒子的大小、结构、特异性等。微乳液合成的磁性纳米粒子仅溶于有机溶剂,其应用受到限制。通常需要在磁性纳米粒子的表面修饰上亲水分子,使其溶于水,从而能应用于生物、医学等领域。氧化铁纳米粒子的应用:磁性氧化铁纳米粒子因其特有的磁导向性、小尺寸效应及其偶联基团的活性,兼有分离和富集地作用,使其在生物检测领域有广泛的应用。当检测目标为低含量的蛋白分子时,不能通过聚合酶链反应对其信号进行放大,而磁微球与有机染料或量子点荧光微球结合可以对某些特异性蛋白、细胞因子、抗原和核酸等进行多元化检测,实现信号放大的作用。一些科学家采用一对分子探针分别连接荧光光学条码(彩色)和磁珠(棕色),对DNA(顶端镶板)和蛋白质(底截镶板)生物分子进行目标分析。如果目标DNA序列或蛋白存在,它将与两个磁珠结合一起,形成了一个三明治结构,经过磁选,光学条码可以在单磁珠识别目标水平下,通过分光光度计或是在流式细胞仪读出。通过此方法检测目标分子是基于数百万个荧光基团组成的微米尺寸光学条码信号的扩增而检测出来,其基因和蛋白的检出限可达到amol/L量级,甚至更低。另一些生物学家利用多孔微粒法(每个微粒可填充大量条形码DNA)和金纳米微粒为基础的比色法生物条形码检测技术检测了人白细胞介素2(IL2),检出限可达到30 amol/L,比普通的酶联免疫分析技术的灵敏度高3个数量级。利用荧光为基础的生物条形码放大方法检测了前列腺特异性抗原(PSA)的水平,其检出限也低于300 amol/L,而且实现了快速检测。
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