关于磁性纳米粒子在生物医学中的应用

姜源，赵震昊，赵敏

（东北林业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨 150000）

磁性纳米粒子/磁性纳米颗粒（Magnetic Nanoparticles，MNPs）是近年来发展迅速且极具应用价值的新型材料，在生物技术、生物医学、材料科学、工程和环境等领域广泛应用，不同类型MNPs的合成备受人们的关注[1]。

磁性纳米粒子的应用涵盖了广泛的磁记录介质和生物医学应用，例如磁共振造影剂和癌症治疗中的治疗剂[2-3]。对于生物医学用途，应用在室温下呈现超顺磁行为的颗粒是优选的[4]。

1 在生物医学方面上的应用

磁性纳米粒子在生物医学方面的应用可以分为体外应用和体内应用。在体外应用方面，磁性纳米粒子可以被用来进行诊断分离、选择和磁感应量度，而在体内应用方面，可以被用来在热疗和药物靶向中进一步进行分离。

1.1 体内生物医学应用

在体内生物医学的应用中，磁性纳米粒子必须由无毒且无免疫原性的材料制成，其粒径足够小以便在注射后保持在循环中并且穿过器官和组织的毛细血管系统，从而避免血管栓塞[5]。它们还必须具有很高的磁化强度，以便在血液中的运动可以通过磁场控制，从而可以将其固定在目标病理组织附近[6-8]。对于体外应用，可以使用由超顺磁性纳米晶体组成的复合物，所述超顺磁性纳米晶体在没有磁场的情况下以长沉降时间分散在亚微米抗磁性颗粒中[5]。

1.1.1 热疗

将磁性纳米粒子置于电流磁场的随机变化中，粒子能够沿磁场或逆磁场进行运动，磁能即可以热的形式传递给磁性纳米粒子，由于肿瘤细胞相对于正常细胞对温度敏感性更高，从而使肿瘤组织的温度迅速升高，进而达到破坏病理细胞的目的[9-10]。

1.1.2 靶向输送药物

伴随着现代技术的发展，磁性纳米粒子靶向输送药物逐渐成为可能[11]。将磁性纳米粒子结合外部磁场或者是可使植入物发生磁化的粒子能够将药物输送到目标区域，并且在药物释放时将药物固定在一定位置，并且能够在该位置发生作用[12]。药物被运送到特定的位置后不仅可以消除药物本身副作用并且还可以减少所需的药物剂量[5]。

1.2 体外生物医学应用

1.2.1 分离和选择

将磁性吸附剂添加到含有靶的溶液或悬浮液中，将其吸附到磁性吸附剂上，然后使用适当的磁力分离器从悬浮液中回收具有吸附靶的吸附剂[5]。

1.2.2 磁控弛豫法

磁控弛豫法被引入作为评估免疫分析的方法[13]。磁感应法测量磁性黏性，即去除磁场后磁性纳米粒子系统的净磁矩的弛豫[14]。有两种不同的放松机制。（1）纳米粒子的内部磁化矢量在核心内的易轴方向上松弛，这被称为Néel弛豫[15]。（2）粒子在载体液体中完成旋转扩散，称为布朗放松。内尔和布朗放松可以通过不同的放松时间来区分。此外，布朗放松只能发生在液体中，而尼尔放松不依赖于纳米粒子的分散。磁感应量取决于核心尺寸，流体动力学尺寸和各向异性的事实允许这种技术通过它们的不同磁性行为来区分自由和结合共轭物，因此可以用作评估免疫测定的分析工具。

1.2.3 磁共振成像

在纳米材料和医学诊断之间的界限，超顺磁性氧化铁纳米粒子被证明是一类新型探针，可用于体外和体内细胞和分子成像。与顺磁性造影剂相比，超顺磁性造影剂具有在磁共振成像（MRI）中产生增强的质子松弛的优点。

1.2.4 生物分离

在一个典型的分离过程中，生物实体被超顺磁性胶体标记，然后通过外部磁场进行分离。纳米磁性颗粒，如超顺磁性氧化铁颗粒，已被广泛用于生物过程中细胞和生物分子的分离和纯化。由于它们体积小、比表面积高，与传统的微米级树脂或珠粒相比，这些生物分离应用具有许多优越的特性。

2 结语

以上对磁性纳米粒子在生物医学的体内应用方面和体外应用方面进行了部分探讨，对磁性纳米粒子在生物医学的研究还有很长的路要走，现如今磁性纳米粒子已经与生物医学密切联系，相信磁性纳米粒子以后在生物医学应用中会有更多的开发。