新型磁性微球的制备与应用

论文摘要

随着生命科学的发展,快速、高效地进行生物大分子的分离分析已经越来越受到人们的重视。生物磁分离技术作为一种新兴的分离手段,具有高效、快速、溶剂消耗少、容易实现自动化等优点。可是在我国,生物磁分离技术还处于萌芽阶段,没有获得广泛的应用。其原因有二:（1）缺乏制备磁性微球的关键技术;（2）对新型磁分离技术的开发不力。因此,本论文的研究目标是通过建立具有自主产权的磁性微球的合成方法,深入研究磁性粒子在移动磁场中的运动行为,开发磁分离技术在细胞分选和药物研发等生命科学领域中的应用。研究内容主要分为三部分:（1）磁流体和磁性微球的制备;（2）移动磁场中磁性粒子运动行为研究;（3）磁性脂质体在药物跨膜转运评价中的应用。生物磁分离需要球形规整、粒径均一、分散性良好、磁响应性强,具有超顺磁性的磁球,为了满足生物磁分离的需要,本文用化学沉淀法制备出粒径均一、磁响应性强、具有超顺磁性的磁流体,同时利用亲水性的尿素、甲醛为单体,在硝酸胶溶磁流体的条件下通过分散聚合的方法制备了脲醛树脂磁球,该方法操作简便、反应时间短;另外还采用静电自组装的方法通过静电吸附作用制备出不同粒径的粒径均一、分散性良好的Core-Shell型磁性微球。基于磁泳的分离分析技术用于生物大分子的分离展现出十分广阔的前景,在常规的磁泳分离技术中,施加的外磁场均为静止磁场,由于磁场强度随着作用距离的增加而迅速衰减,使得磁性粒子在磁场方向的迁移距离有限,极大地降低了磁泳分离的分辨率,为了增加磁场作用范围,提高磁泳技术的分辨率,本实验设计了旋转磁场作用下磁性粒子运动行为的研究,并对其运动机理进行了推测,并进一步考察不同磁化率及不同粒径磁性粒子的分离行为,为下一步考虑应用于免疫细胞样品分离奠定了理论基础,建立了初步的细胞分离模型。另外磁性粒子表面包覆一层脂质体模型可以作为一种模拟类生物膜的评价系统,类似于磷脂膜色谱将单层磷脂或合成磷脂以较高的分子界面密度通过共价键键合到硅胶表面的丙基氨上,形成磷脂界面,药物跨膜转运的动态过程实际上与其在磷脂膜上的分离动态过程有很大的相似之处,因此可用其来评估药物膜渗透性,本实验在磁性微球表面键合卵磷脂层来模拟生物膜结构,明显体现出磁分离技术的优势,对四大类药物的膜渗透性进行了考察,从膜分配系数可以进行脂溶性大小比较,并与采用正辛醇/水系统得出的脂水分配系数结果进行了对比。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 磁分离技术
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 生物磁分离技术
• 1.1.3 磁分离模式及研究进展
• 1.2 磁性微球
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 磁性微球的特性
• 1.2.2.1 磁效应
• 1.2.2.2 功能基特性
• 1.2.2.3 生物兼容性
• 1.2.2.4 表面效应和体积效应
• 1.2.3 磁性微粒的制备
• 1.2.3.1 磁流体的制备
• 1.2.3.2 磁性高分子微球的制备
• 1.2.3.3 无机磁性微球的制备
• 1.3 磁性脂质体的制备
• 1.4 磁性微球的主要应用
• 1.4.1 细胞分离
• 1.4.2 蛋白质分离和纯化
• 1.4.3 固定化酶
• 1.4.4 DNA分离与核酸杂交
• 1.4.5 靶向药物
• 1.5 磁性脂质体应用研究
• 1.5.1 细胞分离
• 1.5.2 靶向药物
• 1.5.3 热疗
• 1.5.4 类生物膜评价
• 1.6 本论文的主要研究目标及意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.1.1 仪器
• 2.1.2 材料及其它
• 2.1.3 试剂
• 2.1.4 溶液配制
• 2.2 磁流体的制备、表征及应用
• 3O₄磁流体的制备'>2.2.1 Fe₃O₄磁流体的制备
• 2.2.2 磁流体的表征
• 2.2.2.1 磁流体固含量测定
• 2.2.2.2 磁流体的表面改性
• 2.2.3 磁流体作为微泵的应用研究
• 2.2.3.1 实验装置的设计及操作步骤
• 2.2.3.2 磁流体固含量的测定
• 2.3 脲醛树脂磁性微球的制备
• 2.3.1 脲醛树脂微球的制备
• 2.3.2 不同浓度磁流体对成球的影响
• 2.3.3 不同pH值对成球的影响
• 2.4 Core-Shell 型磁性微球的制备、表征及应用
• 2.4.1 Core-Shell 型磁性微球的制备
• 2.4.2 Core-Shell 型磁性微球的表征
• 2.5 药物膜渗透性的考察
• 2.5.1 磁性微球氨基化修饰
• 2.5.1.1 氨基定性表征
• 2.5.1.2 氨基定量表征
• 2.5.2 大豆卵磷脂键合
• 2.5.2.1 失重法定量表征卵磷脂键合量
• 2.5.2.2 卵磷脂键合量条件考察实验
• 2.5.3 药物前处理过程及膜亲和性系数测定
• 第三章 磁流体的制备、表征及应用
• 3.1 引言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 合成原理
• 3.2.2 碱加入量和加入方式对磁流体形成的影响
• 3.2.3 机械搅拌速度对磁流体形成的影响
• 3.2.4 加热温度对磁流体形成的影响
• 3.2.5 SDS表面活性剂稳定磁性胶体
• 3.2.6 硝酸调节离子强度稳定磁性胶体
• 3.3 磁流体作为微泵模型的研究
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 磁流体固含量的测定
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.3.3.1 1/2 浓度（固含量0.023 g/m L）磁流体质量流速与磁场转速关系
• 3.3.3.2 不同浓度磁流体的高度差与对应的旋转磁场转速关系
• 3.3.4 小结
• 第四章 脲醛树脂、Core-Shell型磁性微球的制备及表征
• 4.1 引言
• 4.2 脲醛树脂磁性微球制备讨论
• 4.2.1 脲醛树脂磁性微球制备反应的基本原理
• 4.2.1.1 脲醛树脂的基本反应原理
• 4.2.1.2 脲醛树脂磁性微球的基本反应原理
• 4.2.2 磁流体/甲醛（尿素）的比例对成球的影响
• 4.2.3 pH值对成球的影响
• 4.2.4 其他因素对成球的影响
• 4.3 Core-Shell型磁性微球的制备及表征
• 4.3.1 Core-Shell型磁性微球的制备
• 4.3.2 Core-Shell型磁性微球的表征
• 第五章 磁性微球在细胞分离模型建立中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 理论部分
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 单个磁性粒子运动行为研究
• 5.3.1.1 磁场强度大小与距离磁铁表面的关系
• 5.3.1.2 磁场大小对磁性颗粒运动的影响
• 5.3.1.3 磁极数对磁性颗粒运动规律的影响
• 5.3.1.4 溶剂对磁性颗粒运动的影响
• 5.3.2 两种不同粒径相同磁化率的粒子分离行为考察
• 5.3.3 小结
• 5.4 采用气动方式驱动,研究毛细管中磁性粒子运动行为
• 5.4.1 固定磁场条件下磁性粒子运动行为
• 5.4.2 旋转磁场条件下磁性粒子运动行为
• 5.5 液相色谱泵驱动条件下磁性粒子的运动情况
• 2硅球'>5.5.1 3 μm非磁性SiO₂硅球
• 5.5.2 磁化率较高磁球07D1301
• 5.5.3 磁化率中等磁球07D1302
• 5.3.3.1 固定磁场对粒子滞留作用考察
• 5.3.3.2 不同进样量影响（07D1302 样品）
• 5.5.4 840 nm SLC磁球
• 5.5.5 磁化率较低磁球07D1304
• 5.5.6 500 nm PSC磁球
• 5.5.7 混合样品07D1301（300 μL）和07D1304（200 μL）考察两者分离情况
• 5.6 旋转磁场实验小结
• 第六章 磁性基质的磷脂膜及其在药物跨膜转运评价中的应用
• 6.1 概述
• 6.2 大豆卵磷脂结构
• 6.3 磁性基质磷脂膜合成路线设计
• 6.3.1 磁性微球的表面通过氨基硅烷偶联试剂键合氨基
• 6.3.2 在氨基磁球表面键合卵磷脂
• 6.4 氨基及卵磷脂键合量表征
• 6.4.1 定性鉴别
• 6.4.1.1 磁球表面氨基定性表征
• 6.4.1.2 IR光谱表征
• 6.4.2 定量表征
• 6.4.2.1 磁球表面氨基含量表征
• 6.4.2.2 失重法测卵磷脂键合量
• 6.5 药物膜渗透性考察
• 6.5.1 氟喹诺酮类药物结构及膜分配系数测定结果
• 6.5.2 β-受体阻断剂类药物结构及膜分配系数测定结果
• 6.5.3 头孢菌素类药物结构及膜分配系数测定结果
• 6.5.4 选择性组胺受体拮抗剂类药物结构及膜分配系数测定结果
• IAM实验小结'>6.5.5 磷脂膜分配系数k_IAM实验小结
• 6.6 正辛醇/水系统实验
• 6.6.1 正辛醇/水系统概述
• 6.6.2 正辛醇/ 水系统实验
• 6.6.3 实验操作:摇瓶法
• 6.6.4 药物脂水分配系数结果
• IAM)与正辛醇/水系统分配系数（lg DO/W,7.4）的相关性对比'>6.6.5 磷脂膜分配系数(lgk_IAM)与正辛醇/水系统分配系数（lg DO/W,7.4）的相关性对比
• IAM与lgD_O/W相关性考察'>6.6.5.1 几类药物的lg k_IAM与lgD_O/W相关性考察
• IAM与lgD_O/W相关性考察'>6.6.5.2 酸性及非酸性药物的lg k_IAM与lgD_O/W相关性考察
• 6.6.6 结论及磷脂膜应用评价
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 参加科研情况说明
• 致谢