詳情請看：磁性微球在生物學(xué)中的應(yīng)用
一、磁性微球在核酸純化上的應(yīng)用
核酸是現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究中的重要課題。核酸作為遺傳信息的攜帶者，是基因表達的物質(zhì)基礎(chǔ)，除了在生物體正常的生長、發(fā)育、和繁殖等生命活動中具有十分重要的作用外，它與生命的異常情況，如腫瘤發(fā)生、放射損傷、遺傳疾病等也有密切關(guān)系。因此核酸是現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究中的重要課題。無論是進行核酸結(jié)構(gòu)與功能的研究，還是進行基因工程、蛋白質(zhì)工程，首先需要對核酸進行分離純化。
超順磁性磁性微球是細胞分離、鑒定，基因分析，細菌和病毒的病原體診斷，核酸分離分析，蛋白質(zhì)純化的一個有效手段。通過寡聚核苷酸[Oligo（dT）]序列或鏈霉親和素等將DNA和RNA連接磁性微球表面已開發(fā)了許多應(yīng)用。
1、DNA/RNA結(jié)合蛋白分離
在基因表達中，蛋白質(zhì)也是一個重要角色，然而與DNA/RNA特異性結(jié)合得蛋白質(zhì)通常壽命都很短，且含量少，鏈霉親和素修飾的磁珠可用來提取分離DNP/RNP。結(jié)合有生物素的DNA或RNA序列與鏈霉親和素修飾的磁珠相互作用，蛋白質(zhì)識別了這些序列，就可在幾分鐘內(nèi)結(jié)合到固定化DNA/RNA上，這種方法已被用來分離轉(zhuǎn)錄因子，限制性內(nèi)切酶，復(fù)制蛋白等。
2、mRNA分離
在研究基因表達中，結(jié)合免疫磁性細胞分離和基于磁珠分離后進行逆轉(zhuǎn)錄（Reverse transcription）及聚合酶鏈反應(yīng)（Polymerase chain reaction， RT-PCR）擴增，是一種強有力的手段。典型哺乳動物一個細胞中只有大約10pg的RNA，而mRNA則僅占總RNA的1－5%。傳統(tǒng)的mRNA分離技術(shù)含有總RNA純化，即基于Oligo（dT）-纖維素親和色譜柱的PolyA+RNA選擇，此過程費時并費力。因此，Oligo（dT）25磁性微球被用于從復(fù)雜溶菌液中提取mRNA。Poly（A）-tail是mRNA序列上普遍存在的一段堿基，因此磁珠表面只需要有Oligo（dT）25序列，就可以有效地與mRNA上的Poly（A）-tail雜交，這種雜交非常迅速，在1－2分鐘內(nèi)就可完成，能有效地除去rRNA， tRNA以及其他RNA，且有70－100％的回收率。除去溶菌液的洗滌，整個提取只需耗時十五分鐘，且只用一個管，也不必前面的純化步驟。利用Oligo（dT）25磁性微球可在一小時內(nèi)從單核細胞和T－淋巴細胞，B－淋巴細胞等中提取出mRNA，磁珠也可以經(jīng)過改性后對血液、骨髓中的癌細胞進行檢測或進行單核細胞（mononuclear cell）制備。此外，磁珠還可從動、植物組織中分離Mrna，比如，曾有人從血清、血漿、骨髓液中分理出聚腺苷酸（polyadenylated viral）RNA病毒：HIV-1RNA，從肝、脾、植入石蠟組織，以及果蠅中都提出了mRNA。
利用這些磁珠從動、植物細胞、組織等復(fù)雜樣品中提取的mRNA，可用于構(gòu)建cDNA文庫。Oligo（dT）25磁珠消除了總RNA純化，柱色譜處理，過濾，有機溶劑提取，醇沉淀等過程，酶的下游應(yīng)用也不會因為磁珠的存在而受到抑制。Oligo（dT）25磁性微球zui重要的特性還在于可定量提取mRNA，使得定量RT-PCR和環(huán)境監(jiān)測成為可行。實現(xiàn)mRNA提取高通量也已成為可能，F(xiàn)ang和Otto等已報道了96孔板和384孔板磁分離，可同時進行96或384個樣品的提取。
二、磁性微球在細胞標記和細胞分離上的應(yīng)用
細胞分離是生物細胞學(xué)研究中一種十分重要的技術(shù)，的細胞分離在細胞分離是生物細胞學(xué)研究中一種十分重要的技術(shù)，的細胞分離在臨床中是首要的、重要的步驟。這種細胞分離技術(shù)在醫(yī)療臨床診斷上有廣范的應(yīng)用，例如治療癌癥需在輻射治療前將骨髓抽出，且要將癌細胞從骨髓液中分離出來。傳統(tǒng)的細胞分離技術(shù)主要采用離心法，利用密度梯度原理進行分離，時間長、效果差。隨著合成磁性微球的發(fā)展，免疫磁性微球在分離細胞方面已經(jīng)獲得了快速的發(fā)展，經(jīng)動物臨床試驗已獲成功。其中zui重要的是選擇一種生物活性劑或者其他配體活性物質(zhì)（如抗體、熒光物質(zhì)、外源凝結(jié)素等），根據(jù)細胞表面糖鏈的差異，使其僅對特定細胞有親和力，從而達到分離、分類以及對其種類、數(shù)量分布進行研究的目的。磁性微球用于細胞分離需要考慮以下幾個因素；不與非特定細胞結(jié)合、具有靈敏的磁響應(yīng)性、在細胞分離介質(zhì)中不凝結(jié)。Jhunu等人用外源凝結(jié)素分別修飾聚苯乙烯磁性微球和白蛋白磁性微球，通過實驗發(fā)現(xiàn)兩者都有分離紅細胞的能力，白蛋白磁性微球效率比聚苯乙烯磁性微球的效率高得多，但是成本高。Wedemeyer N等人則將高分子磁性微球結(jié)合不同的DNA而可以達到經(jīng)濟快速分離各種不同的細胞的目的。
利用磁流體或超順磁性物質(zhì)標記細胞已是體內(nèi)細胞分離中日趨普遍的方法。多流體或超順磁性物質(zhì)標記細胞已是體內(nèi)細胞分離中日趨普遍的方法。多數(shù)當前用的標記技術(shù)主要包括以下兩種方法：將磁性微球連接到細胞表面；通過液相內(nèi)吞、受體調(diào)解內(nèi)吞或噬菌作用使生物相容性磁性微球內(nèi)在化。有效而特異性的磁性微球細胞標記策略就是用能經(jīng)過受體中介吞噬而被靶細胞吸收的配基，如單克隆抗體，對磁性納米微球進行改性。靶向配基如：轉(zhuǎn)鐵蛋白、乳轉(zhuǎn)鐵蛋白、白蛋白、胰島素、生長因子等已被用于修飾細胞表面，且這些配基穩(wěn)定性好，并無免疫原性。
而目前發(fā)展迅速的細胞磁分離技術(shù)，設(shè)備簡單，費用低廉，儀器操作簡便，不影響細胞活性，且可實現(xiàn)連續(xù)分離，可克服熒光激活細胞分離法（fluorescence-activated cell sorting，F(xiàn)ACS）和免疫親和柱分離法中，儀器昂貴，設(shè)備復(fù)雜，處理量小，且收集的細胞活性低的缺點。
免疫磁性細胞分離法（Immunomagnetic cell separation methods）在細胞生物學(xué)中越來越成為專家學(xué)者關(guān)注的焦點。免疫磁性細胞分離依靠兩種機制實現(xiàn)靶細胞分離。直接方法就是通過將親和配基（即抗體）連接到磁性微球上，形成表面結(jié)合單克隆抗體的免疫磁性微球（immunomagnetic microspheres， IMMS），此抗體能特異性地與靶細胞結(jié)合并使之具有磁響應(yīng)性，當此結(jié)合物受到外磁場作用時，可以使靶細胞與其它雜質(zhì)分離。間接法就是先將自由親和配基（抗體）加到細胞懸液中，孵化后沒有結(jié)合配基的細胞被洗掉，而抗體－靶細胞復(fù)合物則通過標記有另一配基（即二抗）的免疫磁性微球捕獲。
三、磁性微球作為藥物載體的應(yīng)用
磁性高分子微球作為藥物載體，被注射到動物體內(nèi)，在外加磁場下，通過納米粒子的導(dǎo)航，移向病變區(qū)，這就是磁性納米粒子在藥物中應(yīng)用的基本原理。用磁性高分子微球作為藥物載體可以提高藥效，降低藥物對正常細胞的傷害，成為磁控導(dǎo)彈，這也是當今的熱門課題之一。Widder、Senyei、Monrimoto等人廣泛研究磁性微球，但是制得的粒徑多為1～3μm，靶向定位效果不好。日本的Sako等制成海綿鐵顆粒（30μm），治療肝癌、腎癌等．后來人們發(fā)現(xiàn)將化療藥物和磁性材料一起包封于載體材料中，進人體內(nèi)后在外磁場作用下使微球聚集于病變部位，可提高靶區(qū)內(nèi)的藥物濃度，從而提高療效，減少用藥劑量，降低全身毒副作用．Morimoto Y等通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，在沒有磁場的作用下，藥物主要集中在肝臟，而在磁場作用下，靜脈注射磁性微球達到外界放有磁場的肺部，動脈注射磁性微球到達部．Guph P K等實驗發(fā)現(xiàn)磁性微球載有1／3的劑量的藥物，在靶區(qū)的濃度是自由藥物的8倍，而且在非靶向區(qū)域（肝、心臟）的藥物濃度明顯降低．Iannotti J P等人報導(dǎo)在外界磁場的作用下，50％—80％的微球定向到病變區(qū)，而無外界磁場時只有20％的微球可到達病變區(qū)．磁性高分子微球一般通過下面3種方式結(jié)合：
1、藥物與高分子先結(jié)合成微球，磁粉再吸附其表面；
2、磁粉和高分子先結(jié)合成微球再吸附藥物；
3、磁粉、藥物、高分子一起混合經(jīng)均勻化后再微球化。Devineni等人合成magnetic microsphers methotrexate （MM-MTX） 藥物載體用以治療腫瘤，MTA通過2—二甲胺甲基—1—乙基鏈接在磁性粒子的表面，通過水解可以釋放藥物．但是實驗發(fā)現(xiàn)在45min內(nèi)藥物又重新分配，導(dǎo)致小鼠的死亡．此類問題有待進一步研究解決。
四、磁性微球在蛋白質(zhì)和多肽的分離與純化上的應(yīng)用
傳統(tǒng)方法難以對蛋白質(zhì)進行分離且保持其活性，但采用連在磁珠上的單克隆抗體進行免疫沉淀富集，SDS-PAGE電泳法檢測則可達想要結(jié)果。用磁珠分離細胞溶菌液中的蛋白質(zhì)，幾乎不需要預(yù)先處理，與其他方法相比，非特異性結(jié)合也較少。
要從全血，培養(yǎng)上清液，血清，腹水中分離蛋白質(zhì)，用于制備、分析，運用磁珠作為固相載體進行免疫測定的優(yōu)點在于快速的結(jié)合動力學(xué)和簡單的分離，洗滌過程。在蛋白質(zhì)純化中，為了得到高結(jié)合容量需使用大孔如粒徑為3.5um，并用鏈霉親和素修飾的磁珠，生物素修飾的免疫球蛋白（IgM）可順利結(jié)合到磁珠上。鍵合配基的活性不會因孔結(jié)構(gòu)而改變。
金屬鰲合磁珠親和純化是一種純化重組蛋白的方法。在磁珠表面共價鍵合Nitrilotriacetic acid （NTA），加入Ni2+ 形成鰲合親和磁珠純化組氨酸標記的多肽 。利用低濃度咪唑可將鰲合的肽洗脫。這種磁性鰲合載體為含量，疏水，不穩(wěn)定的重組蛋白和多肽純化提供了新的思路。
