磁性材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用PPT課件

1、Catalogue1.磁性材料的簡(jiǎn)要介紹2.磁性材料的生物應(yīng)用 3. 基于磁控制技術(shù)三維細(xì)胞培養(yǎng)第1頁(yè)/共20頁(yè)1.磁性材料的簡(jiǎn)要介紹磁性材料的簡(jiǎn)要介紹通常認(rèn)為，磁性材料是指由過(guò)渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等能夠產(chǎn)生磁性的物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明，任何物質(zhì)在外磁場(chǎng)中都能夠或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。指南針的鼻祖指南針的鼻祖- -司南司南第2頁(yè)/共20頁(yè)根據(jù)物質(zhì)的根據(jù)物質(zhì)的磁化率磁化率，可以把物質(zhì)的磁性分為五類(lèi)：，可以把物質(zhì)的磁性分為五類(lèi)：1、抗磁性、抗磁性，為甚小的負(fù)數(shù)（大約在為甚小的負(fù)數(shù)（大約在-10-6量級(jí)）量級(jí)），在磁，在磁場(chǎng)中受微弱的斥力，如金、銀場(chǎng)中受微弱的斥力，如金、銀 。2、順磁性、

2、順磁性，為正數(shù)（大約在為正數(shù)（大約在10-310-6量級(jí)）在磁場(chǎng)中量級(jí)）在磁場(chǎng)中受微弱的引力，如鉑、鈀、奧氏體不銹鋼。受微弱的引力，如鉑、鈀、奧氏體不銹鋼。3、鐵磁性、鐵磁性，為很大的正數(shù)，為很大的正數(shù)，在較弱磁場(chǎng)作用下可以產(chǎn)在較弱磁場(chǎng)作用下可以產(chǎn)生很大的磁化強(qiáng)度，如鐵、鈷、鎳。生很大的磁化強(qiáng)度，如鐵、鈷、鎳。4、亞鐵磁性、亞鐵磁性，處于鐵磁體與順磁體之間，即通常所說(shuō)處于鐵磁體與順磁體之間，即通常所說(shuō)的磁鐵礦、鐵氧體等。的磁鐵礦、鐵氧體等。 5、反鐵磁、反鐵磁性性， 為小正數(shù)，高于某一溫度時(shí)其行為與順為小正數(shù)，高于某一溫度時(shí)其行為與順磁體相似，低于某一溫度磁化率與磁場(chǎng)的取向有關(guān)。磁體相似，低于

3、某一溫度磁化率與磁場(chǎng)的取向有關(guān)。磁化率：磁化率：物體在磁場(chǎng)中被磁化的程度與磁化場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)，其關(guān)系為M= H，即為磁化率第3頁(yè)/共20頁(yè)磁化來(lái)源：磁化來(lái)源： 鐵磁材料內(nèi)部往往有相鄰的幾百個(gè)分子鐵磁材料內(nèi)部往往有相鄰的幾百個(gè)分子電流圈流向一致，因此在這些極小的區(qū)域內(nèi)電流圈流向一致，因此在這些極小的區(qū)域內(nèi)就形成了一個(gè)個(gè)天然的磁性區(qū)域就形成了一個(gè)個(gè)天然的磁性區(qū)域。 鐵磁材料內(nèi)部鐵磁材料內(nèi)部的磁疇排列的磁疇排列，因，因此對(duì)外不顯示磁性。此對(duì)外不顯示磁性。 鐵磁材料之所以具有高導(dǎo)磁鐵磁材料之所以具有高導(dǎo)磁性，是因?yàn)樵谒鼈兊膬?nèi)部具有一性，是因?yàn)樵谒鼈兊膬?nèi)部具有一種特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)種特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。磁疇是怎么

4、磁疇是怎么形成的？形成的？ 磁疇因受外磁疇因受外磁場(chǎng)作用而順著外磁場(chǎng)作用而順著外磁場(chǎng)的方向發(fā)生歸磁場(chǎng)的方向發(fā)生歸順性重新排列，在順性重新排列，在內(nèi)部形成一個(gè)很強(qiáng)內(nèi)部形成一個(gè)很強(qiáng)的的。第4頁(yè)/共20頁(yè)磁性表征：磁性表征：1、磁化曲線、磁化曲線2、磁滯回線磁化曲線是表示物質(zhì)中的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與所感應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B或磁化強(qiáng)度M之間的關(guān)系。第5頁(yè)/共20頁(yè) 磁滯回線表示磁場(chǎng)強(qiáng)磁滯回線表示磁場(chǎng)強(qiáng)度周期性變化時(shí)，磁性物度周期性變化時(shí)，磁性物質(zhì)磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲質(zhì)磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線。它表明了強(qiáng)磁性物質(zhì)線。它表明了強(qiáng)磁性物質(zhì)反復(fù)磁化過(guò)程中磁化強(qiáng)度反復(fù)磁化過(guò)程中磁化強(qiáng)度M或磁感應(yīng)強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)與磁場(chǎng)

5、強(qiáng)度強(qiáng)度H之間的關(guān)系之間的關(guān)系。H表示磁場(chǎng)強(qiáng)度表示磁場(chǎng)強(qiáng)度M表示磁化強(qiáng)度表示磁化強(qiáng)度磁性表征：磁性表征：2、磁滯回線、磁滯回線矯頑力剩余磁化強(qiáng)度第6頁(yè)/共20頁(yè)Wang X, Yu J. Application of Fe3O4/graphene oxide composite for the separation of Cs(I) and Sr(II) from aqueous solutionJ. Journal of Radioanalytical & Nuclear Chemistry, 2015, 303(1):807-813.Jiao T, Liu Y, Wu Y, et

6、al. Facile and Scalable Preparation of Graphene Oxide-Based Magnetic Hybrids for Fast and Highly Efficient Removal of Organic DyesJ. Scientific Reports, 2015, 5.宏觀圖片第7頁(yè)/共20頁(yè)2、磁性材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用1在核磁共振成像（MRI）中的應(yīng)用在靶向給藥中的應(yīng)用在靶向熱療中的應(yīng)用23第8頁(yè)/共20頁(yè)靶向給藥 生物導(dǎo)向-將特定的抗體結(jié)合在磁性載體表面，通過(guò)與腫瘤細(xì)胞表面的抗原性識(shí)別器發(fā)生特異性結(jié)合，使藥物準(zhǔn)確運(yùn)送到腫瘤細(xì)胞中。第9

7、頁(yè)/共20頁(yè) 物理導(dǎo)向物理導(dǎo)向利用外加磁場(chǎng)，使磁性藥物載體在病變部位富集，減小正常利用外加磁場(chǎng)，使磁性藥物載體在病變部位富集，減小正常組織的藥物暴露，降低毒副作用，提高藥物的療效。組織的藥物暴露，降低毒副作用，提高藥物的療效。靶向給藥第10頁(yè)/共20頁(yè) 磁性顆粒外部包裹著特有病毒的抗體，注射入人體進(jìn)行檢測(cè)，一旦人體內(nèi)存在這種病毒，他們將與磁性顆粒上的抗體結(jié)合形成大的顆粒團(tuán)，然后通過(guò)磁共振成像就能發(fā)現(xiàn)病毒的位置。在核磁共振成像（MRI）中的應(yīng)用在核磁共振成像（MRI）中的應(yīng)用第11頁(yè)/共20頁(yè) 利用磁場(chǎng)導(dǎo)向作用,將磁性納米粒子經(jīng)由腫瘤的供血?jiǎng)用}引到腫瘤部位，然后在腫瘤周?chē)┘咏蛔兇艌?chǎng)，磁性納米粒

8、子受到交變磁場(chǎng)的作用而產(chǎn)熱，從而起到熱療的作用。 MPMPMPMPMP+MPMPMPMPCellCellMPCellCellT-CellT-Cell 在靶向熱療中的應(yīng)用第12頁(yè)/共20頁(yè)p細(xì)胞培養(yǎng)本身就是細(xì)胞的克隆。通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)得到大量的細(xì)胞或其代謝產(chǎn)物。因?yàn)樯锂a(chǎn)品都是從細(xì)胞得來(lái)，所以說(shuō)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是生物技術(shù)中最核心、最基礎(chǔ)的技術(shù)。20082072006 200520042003 基于磁控制技術(shù)三維細(xì)胞培養(yǎng)p三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)(three-dimensional cell culture, TDCC)是指將具有三維結(jié)構(gòu)不同材料的載體與各種不同種類(lèi)的細(xì)胞在體外共同培養(yǎng),使細(xì)胞能夠在載體的三維立體

9、空間結(jié)構(gòu)中遷移、生長(zhǎng),構(gòu)成三維的細(xì)胞-載體復(fù)合物第13頁(yè)/共20頁(yè) 基于磁控制技術(shù)三維細(xì)胞培養(yǎng)復(fù)蘇傳代凍存第14頁(yè)/共20頁(yè)磁體磁體吞噬氧化鐵的惡性吞噬氧化鐵的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞膠質(zhì)瘤細(xì)胞惡性膠質(zhì)瘤，源自神經(jīng)上皮的腫瘤統(tǒng)稱為膠惡性膠質(zhì)瘤，源自神經(jīng)上皮的腫瘤統(tǒng)稱為膠質(zhì)瘤（膠質(zhì)細(xì)胞瘤）質(zhì)瘤（膠質(zhì)細(xì)胞瘤）氧化鐵水凝膠氧化鐵水凝膠搭載氨基酸、氧搭載氨基酸、氧化鐵、化鐵、Au的噬的噬菌體菌體實(shí)驗(yàn)過(guò)程第15頁(yè)/共20頁(yè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程磁控制磁控制15min后，后，細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞形態(tài)磁控制磁控制48h后，細(xì)后，細(xì)胞形態(tài)胞形態(tài)第16頁(yè)/共20頁(yè)通過(guò)觀察熒光標(biāo)記的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞通過(guò)觀察熒光標(biāo)記的惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞在水凝膠中不同時(shí)間段的生長(zhǎng)情況，在水凝膠中不同時(shí)間段的生長(zhǎng)情況，檢測(cè)水凝膠的生物相容性檢測(cè)水凝膠的生物相容性圖一：懸浮狀圖一：懸浮狀態(tài)下惡性膠質(zhì)態(tài)下惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞瘤細(xì)胞48h的的生長(zhǎng)情況生長(zhǎng)情況圖二：不同磁控制圖二：不同磁控制時(shí)間下，二維、三時(shí)間下，二維、三維細(xì)胞培養(yǎng)狀態(tài)下，維細(xì)胞培養(yǎng)狀態(tài)下，細(xì)胞數(shù)量細(xì)胞數(shù)量第17頁(yè)/共20頁(yè)為證明磁場(chǎng)有效地操控細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)形狀，使為證明磁場(chǎng)有效地操控細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)形狀，使用不同大小的磁體，以此提供不同的磁場(chǎng)大用不同大小的磁體，以此提供不同的磁場(chǎng)大小，觀察細(xì)胞的生長(zhǎng)情況。小，觀察細(xì)