磁珠的發(fā)展及應(yīng)用

磁珠可以與藥物、蛋白質(zhì)、酶、抗體或核酸結(jié)合，最開始的磁珠被廣泛應(yīng)用于多種體內(nèi)實驗，比如藥物傳遞、磁共振成像(MRI)造影劑和熱療等。但是因為磁珠材料本身的生物相容性和細(xì)胞毒性等等因素，限制了磁珠在體內(nèi)實驗的應(yīng)用，反而體外實驗應(yīng)用得到更廣泛的發(fā)展，本文主要綜述磁珠在體外實驗的用途，尤其應(yīng)用在臨床市場上的各種體外診斷技術(shù)，以及學(xué)術(shù)科研領(lǐng)域生物分子的純化應(yīng)用，比如細(xì)胞和外泌體分離、核酸提取、生物藥物的靶點鑒定及代謝性質(zhì)研究、蛋白純化與免疫層析等等。

早在上個世紀(jì)70年代初就有科學(xué)家嘗試使用生物微球來分離細(xì)胞，1969年科學(xué)家Wigzell和Andersson就開始利用細(xì)胞表面抗原和特異性抗體的結(jié)合性質(zhì)原理，使用生物微球分離細(xì)胞，所用生物微球沒有磁性，分離速度慢，效率很低，且成本高昂。1977年成功開發(fā)磁性固相酶免疫分析技術(shù)，為將來使用磁珠來分離細(xì)胞以及更廣闊的分子生物學(xué)研究應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

1976年-1986年間，眾多科學(xué)家發(fā)明并改進(jìn)了Dynabeads，一種彌散結(jié)構(gòu)且具有超順磁性的聚苯乙烯材質(zhì)的生物磁珠。科學(xué)家不僅可以精準(zhǔn)控制磁珠的粒徑大小，開發(fā)1-100um之間粒徑大小的磁珠，而且磁珠表面官能團(tuán)種類也豐富很多，廣泛用于選擇性細(xì)胞和生物分子的免疫磁分離，包括蛋白純化、細(xì)菌分離和核酸提取等。

生物磁珠技術(shù)發(fā)展至今，不僅磁珠本身的制造工藝，而且磁珠分離細(xì)胞的技術(shù)均已經(jīng)非常成熟，目前大部分磁珠廠家均有能應(yīng)用于細(xì)胞分離的產(chǎn)品，技術(shù)成熟的廠家有德國Miltenyi，美國Dynabeads，德國MagSERIONbeads，法國Ademtech等，大部分廠家均可以提供已經(jīng)包被對應(yīng)細(xì)胞表面抗原的抗體磁珠試劑盒，使用過程簡單方便，而且主要是3.0um粒徑或者更大的磁珠，比如Miltenyi有多種型號的磁珠類產(chǎn)品。

在生物領(lǐng)域一般根據(jù)磁珠的用途進(jìn)行區(qū)分，不同用途的磁珠不管是尺寸，表面修飾，保存方式甚至是合成方法都是不同的。磁珠在生物領(lǐng)域目前的應(yīng)用有：核酸提取，化學(xué)發(fā)光，細(xì)胞分選，蛋白純化，生物催化，熒光標(biāo)記，磁共振成像，磁熱治療等。磁珠的大小從納米級到微米級均可制備。