醫(yī)藥-臨床-護理免疫磁性微球的研究現(xiàn)狀ppt課件

1、教授專題報告教授專題報告 報告人報告人 楊婉身楊婉身免疫生物磁性微球免疫生物磁性微球 1. 磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性磁性微球的結(jié)構(gòu)和特性 2.免疫磁性微球的制備免疫磁性微球的制備免疫磁性微球的制備免疫磁性微球的制備免疫磁性微球的制備免疫磁性微球的制備 3.免疫磁性微球的分離原理和特點免疫磁性微球的分離原理和特點免疫磁性微球的分離原理和特點免疫磁性微球的分離原理和特點免疫磁性微球的分離原理和特點免疫磁性微球的分離原理和特點 4. 免疫磁性微球的應用免疫磁性微球的應用免疫磁性微球的應用免疫磁性微球的應用免疫磁性微球的應用免

2、疫磁性微球的應用 免疫磁性微球免疫磁性微球(Immunomagnctic beads,IMB) (Immunomagnctic beads,IMB) 是免疫學和磁載體技術是免疫學和磁載體技術結(jié)合而發(fā)展起來的一類新型材料。結(jié)合而發(fā)展起來的一類新型材料。IMBIMB是包被有單克隆抗體的磁性微球，可是包被有單克隆抗體的磁性微球，可與含有相應抗原的靶物質(zhì)特異性地結(jié)合形成新的復合物。通過磁場時，這種與含有相應抗原的靶物質(zhì)特異性地結(jié)合形成新的復合物。通過磁場時，這種復合物可被滯留，與其它組分相分離復合物可被滯留，與其它組分相分離, ,該過程稱為免疫磁性分離法該過程稱為免疫磁性分離法(Immunomagnc

3、tic Separation)(Immunomagnctic Separation)。免疫磁性分離簡便易行，分離純度高，保。免疫磁性分離簡便易行，分離純度高，保留靶物質(zhì)活性，且高效、快速、低毒，可廣泛應用于細胞分離和提純、免疫留靶物質(zhì)活性，且高效、快速、低毒，可廣泛應用于細胞分離和提純、免疫檢測、核酸分析和基因工程、作靶向釋藥的載體等領域。檢測、核酸分析和基因工程、作靶向釋藥的載體等領域。磁性微球結(jié)構(gòu)磁性微球結(jié)構(gòu)磁性物質(zhì)磁性物質(zhì)高分子層高分子層功能配基功能配基 磁性微球由載體微球和配基結(jié)合而成。磁性微球由載體微球和配基結(jié)合而成。理想的磁性微球為均勻的球形、具有超順磁理想的磁性微球為均勻的球形、

4、具有超順磁性及保護性殼的粒子。性及保護性殼的粒子。 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，目前被研究最多且應用最廣泛的是鐵及其合金等，目前被研究最多且應用最廣泛的是鐵及其氧化物氧化物（FeFe、FeFe2 2O O4 4和和FeFe3 3O O4 4等等）。 高分子材料：聚乙烯亞胺、聚乙烯醇、多糖高分子材料：聚乙烯亞胺、聚乙烯醇、多糖(纖維素、瓊脂糖、葡聚纖維素、瓊脂糖、葡聚糖、殼

5、聚糖等糖、殼聚糖等)和牛血清白蛋白等。表面常帶有化學功能的基團和牛血清白蛋白等。表面常帶有化學功能的基團,如如-OH、-NH2、-COOH和和-CONO2等，使得磁性微載體就幾乎可以偶聯(lián)任何具有生等，使得磁性微載體就幾乎可以偶聯(lián)任何具有生物活性的蛋白。物活性的蛋白。 功能配基：配基必須具有生物專一性的特點功能配基：配基必須具有生物專一性的特點,而且載體和微球與配基而且載體和微球與配基結(jié)合后不影響或改變配基原有的生物學特性，保證微球的特殊識別功能。結(jié)合后不影響或改變配基原有的生物學特性，保證微球的特殊識別功能。外加磁場作用力與磁性微球的關系外加磁場作用力與磁性微球的關系磁性高分子微球決定了免疫磁

6、性微球的大小和形狀。磁性高分子微球決定了免疫磁性微球的大小和形狀。HirscheinHirschein得到外加磁得到外加磁場作用力與磁性微球的關系為場作用力與磁性微球的關系為: :F=(Xv - XvF=(Xv - Xv0 0) VH (dH/dX) VH (dH/dX)其中其中F F為外加磁場作用力；為外加磁場作用力；XvXv為為磁性微球的磁化率；磁性微球的磁化率； XvXv0 0為為介質(zhì)的磁化率；介質(zhì)的磁化率；H H為為外加磁場；外加磁場；V V為為磁性微球的體積；磁性微球的體積； dH/dXdH/dX為為磁場強度。磁場強度?？梢姶判粤Ｗ釉诖艌鲋惺艿牧梢姶判粤Ｗ釉诖艌鲋惺艿牧 F與粒子

7、的大小成正比。當粒子直徑與粒子的大小成正比。當粒子直徑D10D10m m時時，能在弱磁場下分離，容易沉淀，吸附生物分子的量也少；在直徑，能在弱磁場下分離，容易沉淀，吸附生物分子的量也少；在直徑D0.03D0.03m m時，粒子可以穩(wěn)定分散在溶液中，分離需要很大的磁場強度。選時，粒子可以穩(wěn)定分散在溶液中，分離需要很大的磁場強度。選用的粒徑范圍應根據(jù)分離物系的特點確定。用的粒徑范圍應根據(jù)分離物系的特點確定。F F還與磁性微球的磁化率有關，微球的磁化率直接決定于作為磁核的磁粉的還與磁性微球的磁化率有關，微球的磁化率直接決定于作為磁核的磁粉的組成及大小，常用的缺氧化物，當其結(jié)構(gòu)的晶體小于組成及大小，常

8、用的缺氧化物，當其結(jié)構(gòu)的晶體小于30nm30nm時時, ,成為超順磁材成為超順磁材料，當晶體大于料，當晶體大于30nm30nm時時, ,成為鐵磁性。成為鐵磁性。磁性微球的特性磁性微球的特性 大比表面和高分散穩(wěn)定性：隨著微球的細化，其粒徑達到納米級時，大比表面和高分散穩(wěn)定性：隨著微球的細化，其粒徑達到納米級時，其比表面激增，微球表面官能團密度及選擇性吸附能力變大，達到吸附平其比表面激增，微球表面官能團密度及選擇性吸附能力變大，達到吸附平衡的時間大大縮短，粒子的分散穩(wěn)定性也大大提高。衡的時間大大縮短，粒子的分散穩(wěn)定性也大大提高。 軟磁效應：在外加磁場作用下軟磁性高分子微球可產(chǎn)生磁性，并做定軟磁效應

9、：在外加磁場作用下軟磁性高分子微球可產(chǎn)生磁性，并做定向移動，磁場去出后磁性消失，由此可方便地進行分離和磁性導向。向移動，磁場去出后磁性消失，由此可方便地進行分離和磁性導向。 生物相容性：納米磁性微球與多數(shù)生物高分子如多聚糖、蛋白質(zhì)等具生物相容性：納米磁性微球與多數(shù)生物高分子如多聚糖、蛋白質(zhì)等具有良好的生物相容性。在生物工程，特別是在生物醫(yī)學領域應用，具有良有良好的生物相容性。在生物工程，特別是在生物醫(yī)學領域應用，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團能與生物高分子的多種活性功能基特性：磁性微球表面功能化的基團能與生物高分子的多種活性

10、基團如基團如-OH、-COOH、-NH2共價連接，可在其表面穩(wěn)定地固定生物活性物共價連接，可在其表面穩(wěn)定地固定生物活性物質(zhì)質(zhì)(如抗體、抗原、受體、酶、核酸和藥物等如抗體、抗原、受體、酶、核酸和藥物等)。 由于納米磁性高分子微球具有以上特性，可根據(jù)不同需要，通過共聚，由于納米磁性高分子微球具有以上特性，可根據(jù)不同需要，通過共聚，表面改性，賦予其表面多種特定的反應性功能基，進而結(jié)合各種功能物質(zhì)表面改性，賦予其表面多種特定的反應性功能基，進而結(jié)合各種功能物質(zhì), 廣泛用于有機合成載體、親和色譜填料、細胞的標記與分離、固定化酶及廣泛用于有機合成載體、親和色譜填料、細胞的標記與分離、固定化酶及細菌、核酸的

11、分離與純化、生物芯片材料、工業(yè)廢水凈化、靶向釋藥系統(tǒng)細菌、核酸的分離與純化、生物芯片材料、工業(yè)廢水凈化、靶向釋藥系統(tǒng)的載體和免疫分析等。的載體和免疫分析等。 免疫磁性微球的制備免疫磁性微球的制備磁性微載體的制備：磁性微載體的制備： 包埋法：將磁性粒子分散于高分子溶液中，通過霧化、絮凝、沉包埋法：將磁性粒子分散于高分子溶液中，通過霧化、絮凝、沉積、蒸發(fā)等手段得到磁性高分子微球。積、蒸發(fā)等手段得到磁性高分子微球。 單體聚合法：在磁性粒子和單體存在下，加入引發(fā)劑、穩(wěn)定劑等單體聚合法：在磁性粒子和單體存在下，加入引發(fā)劑、穩(wěn)定劑等聚合而成的核聚合而成的核/ /殼式磁性高分子微球。殼式磁性高分子微球。 基

12、本技術路線：制成磁性材料的微球，再在微球表面引入活性基團，基本技術路線：制成磁性材料的微球，再在微球表面引入活性基團，通過載體表面偶聯(lián)反應可將抗體結(jié)合到載體上，形成免疫磁性微球。通過載體表面偶聯(lián)反應可將抗體結(jié)合到載體上，形成免疫磁性微球。 優(yōu)質(zhì)微載體的性能：優(yōu)質(zhì)微載體的性能： 合適與均一的磁響應強度合適與均一的磁響應強度, , 較小且較小且均一的粒徑均一的粒徑, , 穩(wěn)定均一、特異吸附的表面性能。穩(wěn)定均一、特異吸附的表面性能。 抗體與磁性載體的結(jié)合：磁性微載體表面的高分子層活化后懸于抗體抗體與磁性載體的結(jié)合：磁性微載體表面的高分子層活化后懸于抗體溶液中，在室溫或低溫溶液中，在室溫或低溫( (冰

13、水浴冰水浴) )下?lián)u動一段時間即可將抗體連接到微球表下?lián)u動一段時間即可將抗體連接到微球表面上，得到免疫磁性微球。面上，得到免疫磁性微球。免疫磁性微球免疫磁性微球的分離原理的分離原理直接法對細胞進行分類直接法對細胞進行分類抗抗CD3磁球磁球磁球結(jié)合磁球結(jié)合T細胞細胞加入加入B和和T細胞中細胞中負向選擇負向選擇正向選擇正向選擇磁架進行分離磁架進行分離間接法對間接法對T細胞進行分離細胞進行分離單克隆抗體單克隆抗體CD3羊抗鼠修羊抗鼠修飾磁球飾磁球BiomagT細胞細胞T細胞細胞免疫磁性微球的應用免疫磁性微球的應用1、用于細胞分離和提純、用于細胞分離和提純 使用使用IMB進行分離細胞有兩種方式；直接從

14、細胞混合液中分離出靶細胞的方進行分離細胞有兩種方式；直接從細胞混合液中分離出靶細胞的方法，稱為陽性分離；用免疫磁珠去除無關細胞，使靶細胞得以純化的方法稱為陰性法，稱為陽性分離；用免疫磁珠去除無關細胞，使靶細胞得以純化的方法稱為陰性分離。免疫磁珠技術可用來分離人類各種細胞如紅細胞、外周血嗜酸分離。免疫磁珠技術可用來分離人類各種細胞如紅細胞、外周血嗜酸/堿性粒細胞堿性粒細胞，神經(jīng)干細胞、造血細胞、，神經(jīng)干細胞、造血細胞、T淋巴細胞、淋巴細胞、T淋巴細胞，人類關節(jié)滑膜細胞，樹突淋巴細胞，人類關節(jié)滑膜細胞，樹突狀細胞，內(nèi)皮細胞、及多種腫瘤細胞等。狀細胞，內(nèi)皮細胞、及多種腫瘤細胞等。2、體外細胞擴增、體

15、外細胞擴增 樹突狀細胞樹突狀細胞(Dendriticcells，DC)、造血干、祖細胞等細胞在科研及臨床上都具、造血干、祖細胞等細胞在科研及臨床上都具有巨大的應用價值，但是在體內(nèi)含量較少而且分布廣泛，難以獲得大量高純度的有巨大的應用價值，但是在體內(nèi)含量較少而且分布廣泛，難以獲得大量高純度的細胞，限制了該領域的發(fā)展。體外擴增輔以免疫磁珠技術有望解決這一難題。在細胞，限制了該領域的發(fā)展。體外擴增輔以免疫磁珠技術有望解決這一難題。在這一過程中，這一過程中， 用免疫磁性微球分離純化出待擴增的細胞，用免疫磁性微球分離純化出待擴增的細胞， 用特定的因子組合培用特定的因子組合培養(yǎng)，許多研究者用這樣的方法尋找

16、擴增的最佳細胞因子組合和移植的最佳時機。養(yǎng)，許多研究者用這樣的方法尋找擴增的最佳細胞因子組合和移植的最佳時機。免疫磁性微球的應用（續(xù)）免疫磁性微球的應用（續(xù)）13、免疫檢測、免疫檢測 免疫磁性微球可以簡單快速地從血液或者骨髓中富集、清除癌細胞，廣泛地應用免疫磁性微球可以簡單快速地從血液或者骨髓中富集、清除癌細胞，廣泛地應用于疾病檢測、癌癥治療和自身骨髓移植中，還被用于從母體外周血中分離胎兒細胞于疾病檢測、癌癥治療和自身骨髓移植中，還被用于從母體外周血中分離胎兒細胞進行無創(chuàng)性產(chǎn)前診斷。免疫磁珠分離技術用在微生物檢測方面能準確快速地檢測出進行無創(chuàng)性產(chǎn)前診斷。免疫磁珠分離技術用在微生物檢測方面能準確

17、快速地檢測出樣品中的樣品中的Coli O 157，這對于食品衛(wèi)生和預防疾病的傳播具有重要的意義。，這對于食品衛(wèi)生和預防疾病的傳播具有重要的意義。PCR技術技術與免疫磁珠技術結(jié)合在分子生物學、醫(yī)學診斷學等方面有非常重要的作用，這方面與免疫磁珠技術結(jié)合在分子生物學、醫(yī)學診斷學等方面有非常重要的作用，這方面的研究在醫(yī)學檢測方面的應用，可以簡便快速地診斷膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌、的研究在醫(yī)學檢測方面的應用，可以簡便快速地診斷膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌、腹膜胃癌、上皮腫瘤細胞等，使免疫磁性分離技術的應用更加廣泛。腹膜胃癌、上皮腫瘤細胞等，使免疫磁性分離技術的應用更加廣泛。4、在核酸與基因工程上的應用、在核

18、酸與基因工程上的應用 免疫磁球可以看作是親合層析技術中的微型配基裁體，免疫磁球可以看作是親合層析技術中的微型配基裁體， 借助親合素借助親合素-生物素（生物素（Biotin-Avidin）系統(tǒng)免疫磁球可與非蛋白質(zhì)結(jié)合，生物素和親合素間有著高度的親）系統(tǒng)免疫磁球可與非蛋白質(zhì)結(jié)合，生物素和親合素間有著高度的親和力，兩者的結(jié)合迅速、專一、穩(wěn)定，在分子生物學、醫(yī)學、免疫組織化學等領域和力，兩者的結(jié)合迅速、專一、穩(wěn)定，在分子生物學、醫(yī)學、免疫組織化學等領域中的應用也越來越廣泛，與生物磁珠技術結(jié)合后，更是產(chǎn)生了誘人的發(fā)展前景，并中的應用也越來越廣泛，與生物磁珠技術結(jié)合后，更是產(chǎn)生了誘人的發(fā)展前景，并廣泛地應用于分離純化廣泛地應用于分離純化RNA、mRNA、核酸片段等及相關研究。、核酸片段等及相關研究。免疫磁性微球的應用（續(xù)）免疫磁性微球的應用（續(xù)）2 5、用于分型、用于分型 免疫磁珠法可被應用于臨床器官移植供受者的快速選配。在高梯度磁場下免疫磁珠法可被應用于臨床器官移植供受者的快速選配。在高梯度磁場下,用用免疫磁珠法分離靜脈或腹腔血中免