生物医学工程专题论文

王冠男

【摘要】：作为一种新型的纳米粒子,磁性荧光复合纳米粒子不但具有出色的磁性,能够在外磁场下快速响应,完成磁靶向移动；同时还具有良好的荧光特性,可用于多种生物分子的荧光标记与示踪。具有多功能的磁性荧光复合纳米粒子的发展将取代单一化纳米粒子的应用模式,从而用于更加复杂,更加实际的生物医学应用中,如生物大分子的分离与检测,痕量DAN的检测与富集,载药体系的制备与肿瘤治疗等等。 论文第一章对四氧化三铁和量子点的物理化学性质,合成方法,生物应用等方面进行了详细的介绍,并同时提出了磁性荧光复合纳米粒子的概念及常用的合成方法。最后阐述了本文的研究意义和主要研究内容。 论文第二章介绍了一种新型磁性荧光复合纳米粒子的制备方法及其作为一种荧光探针和分离工具用于鸡病毒的荧光免疫分析。在第一节中,我们介绍了利用反相微乳液法制备粒子尺寸在50nm左右的磁性荧光二氧化硅微球(CdTe-Fe3O4/SiO2)的方法,并对制备的磁性荧光复合纳米粒子的尺寸,磁性,荧光特性,稳定性等方面进行了研究。通过用氨基和甲基磷酸酯基来修饰二氧化硅复合纳米粒子的表面,我们获得了生物功能化的,单分散的CdTe-Fe3O4/SiO2复合纳米粒子。在第二节中,基于这种氨基化的CdTe-Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,我们建立了一种新的微球-免疫分析方法,通过抗原-抗体间的特异性结合,我们成功对鸡新城疫病毒和鸡病毒性关节炎病毒进行了荧光免疫检测和分离。实验结果表明,磁性荧光复合纳米粒子能够作为一种优秀的荧光探针和分离手段用于蛋白等生物

分子的荧光免疫分析及分离。 论文第三章主要介绍了一种新的检测和提纯痕量DNA的方法。在该章研究中,我们利用氨基化的CdTe-Fe3O4/SiO2复合纳米粒子对痕量致病DNA进行了富集,分离和检测,并根据解链温度的不同,实现了将口标DNA与一个碱基突变的目标DNA的分离,从而为碱基突变DNA的检测和提纯提供一种新的方法和手段,同时也为其它痕量生物分子的富集、检测和提纯提供一种新型有效的方法。 论文第四章主要介绍了一种新型磁性荧光编码微球的制备及其在荧光免疫方而的应用。在第一节中我们介绍了一种新型磁性荧光编码微球的制备方法。首先利用反相微乳液法制备出氨基化的CdTe-Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,然后在其外面再包覆上第二种荧光量子点得到具有双核壳结构的磁性荧光编码微球。实验中我们对磁性荧光编码微球的尺寸、磁性、荧光编码特性、不同pH及盐浓度下的稳定性等进行了详细的研究。本章的第二节中,我们基于磁性荧光编码微球,构建了一种新型的多元荧光免疫分析方法。利用该方法我们成功的对马甲型流感病毒和马传染性贫血病毒进行了检测和分离。并利用竞争免疫法,实现对实际样品中未标记的马甲型流感病毒和马传染性贫血病毒的多元免疫分析及分离。实验证明该方法灵敏度高、方便有效,能够用于其它抗原的检测和分离。 论文第五章主要介绍一种新型磁性荧光壳聚糖聚合物载药体系的制备方法,及其在药物缓控、靶向给药、肿瘤细胞标记及治疗等方面的应用。药物靶向运输和肿瘤标记及治疗是磁性荧光复合纳米粒子应用的重要方向。在本章中,我们通过构建羧甲基壳聚糖包覆CdTe-Fe3O4/SiO2微球,完成对抗癌药物阿霉素的吸附；并通过羧甲基壳聚糖与聚丙烯酸的缩合,

增大载药体系的水溶性,以便其适用于肿瘤细胞的治疗的应用。在人前列腺癌细胞PC3M的体外实验中,这种新型的磁性荧光壳聚糖聚合物载药体系展示了极好的荧光标记作用及磁靶向运输的能力；在将其与PC3M细胞共同培养后展现了出色的药物缓控能力和癌症治疗作用。 【关键词】：磁性荧光纳米粒子 磁性荧光编码微球 载药体系 荧光免疫分析

超顺磁性氧化铁纳米粒子标记心脏内骨髓间充质干细胞及活体磁共振示踪的实验研究 顾玉梅 朱伟 魏盟

【摘要】：目的:探讨超顺磁性氧化铁纳米粒子(superparamaganetic iron oxide nanoparticles,SPIO)能否作为示踪剂在磁共振下对移植入梗死边缘区的骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)进行体内追踪。方法:体外培养MSCs用SPIO标记后普鲁士蓝染色观察标记率及MTT法观察其对MSCs活性的影响。建立大鼠急性心肌梗死模型,分磁性细胞移植组、非磁性细胞移植组、纳米粒子移植组,分别于梗死心肌边缘区多点注射SPIO标记MSCs、未标记MSCs、SPIO。术后3、7、14、21d行MRI检查后处死大鼠,进行组织学检查。结果:SPIO标记MSCs阳性率达95%,对MSCs的活性和分化无明显影响。磁性细胞移植组术后3、7、14d在MRT2像显示的低信号注射点为65.6%、56.3%、18.8%,术后21d不能显示注射点。随时间的延长,低信号区域边界模糊,范围扩大,信号对比度降低。结论:SPIO可以作为示踪剂在磁共振下对移植入大鼠梗死边缘区的MSCs进行体内追踪,该方法能够作为一种无创的手段来示踪体内干细胞的迁移及转归。

【作者单位】： 上海市第六人民医院心内科; 【关键词】： 骨髓细胞 间质干细胞 磁共振成像 超顺磁性氧化铁纳米粒子 示踪 纳米智能药物载体的制备是纳米生物技术的一个分支,

智能纳米药物就是在靶向给药的基础上, 设计合成缓释药包 膜, 采用纳米技术制备纳米药物粒子, 结合靶向给药和智能 释药优点, 用纳米技术完成制备智能纳米缓释药的目的。即 除能定点给药之外, 还能根据用药环境的变化, 自我调整对 环境自动给药[ 15]。此种药物载体生物利用度高, 毒副作用 小, 药物释放半衰期适当。

智能纳米药物载体包括纳米磁性粒子, 纳米高分子和纳 米脂质体。制备纳米智能药物就是通过对纳米药物载体的 结构设计、合成, 制备出具

纳米材料往往会产生一些新的理化特性, 正是这些特有的特 性, 使其在药物和基因输送方面有许多优越性: ¹ 许多半衰 期短的药物可能需要每天重复给药多次, 制备成缓释药物 后, 将极大延长药物作用时间º能解决口服易水解药物的 给药途径问题, 大大降低药物与胃蛋白酶等消化酶接触的机 会»可进行靶向给药: 纳米载体经特殊加工后可达到靶向 输送的目的, 更加准确地对准组织或器官, 减少药物对人体

的不良反应¼载药纳米粒可以改变膜转运机制, 增加药物 对生物膜的透过性, 有利于药物透皮吸收与细胞内药物发挥 ½可在保证药物作用的前提下, 减少给药剂量, 减少药物的 副作用¾可消除特殊生物屏障对药物作用的阻碍¿能携带 多种化学药物À 载体及其生物学降解产物易被消除。 纳米胶束( nano- micelles, NM) 是近几年来正在发展的 一种新型的纳米载体。因其具有亲水性外壳及疏水性内核,

适合于携带不同性质的药物, 而且可使药物逃避单核巨噬细胞的吞噬, 使其具有隐形性 如何把药物定向的输送到癌症细胞而又不损伤正常细胞。

作为一种新型的纳米粒子,磁性荧光复合纳米粒子不但具有出色的磁性,能够在外磁场下快速响应,完成磁靶向移动；同时还具有良好的荧光特性,可用于多种生物分子的荧光标记与示踪。具有多功能的磁性荧光复合纳米粒子的发展将取代单一化纳米粒子的应用模式,从而用于更加复杂,更加实际的生物医学应用中,如生物大分子的分离与检测,痕量DAN的检测与富集,载药体系的制备与肿瘤治疗等等。

纳米磁性颗粒是当前纳米研究的热点, 磁性药物颗粒是 由药物磁铁粒子载体及骨架材料组成。该药物在外磁场作 用下, 通过纳米微粒的磁性导航, 使药物移向病变部位, 达到 定向治疗目的。磁性纳米颗粒, 尤其是顺磁性或超顺磁性的 铁氧体纳米颗粒在外加磁场的作用下, 温度升高至40 e ~ 45 e 时, 可达到杀死肿瘤的目的。

张阳德等人开展了高性能磁性纳粒DNA 阿霉素治疗肝 癌的研究, 研究结果表明磁性阿霉素白蛋白纳米粒具有高效 磁靶向性, 在大鼠移植肝肿瘤中的聚集明显增加, 而且对移 植性肝肿瘤有很好的疗效