급해요! ! ! ! ! 나노 기술과 나노 기술에 관한 논문을 한 편 쓰다.

자성 나노 입자는 최근 몇 년 동안 발전해 온 신형 재료이다. 초순자성, 고교정력과 같은 독특한 자기성으로 인해 생물분리와 검사 분야에서 광범위하게 응용할 수 있는 전망을 보이고 있다. 자성 산화철 나노 입자는 나노 입자의 표면효과, 소형 효과, 양자효과, 거시양자터널링 효과 등 기본적인 특성뿐만 아니라 초순자성, 효소 촉매, 바이오메트릭 등 특수한 특성까지 갖추고 있어 의학과 생명공학 분야에서의 응용이 큰 관심을 불러일으키고 있다.

자성 산화철 나노 물질은 생물 분리와 생물 검사에 사용된다.

3. 1 자성 산화철 나노 물질의 생체 분리에의 응용

자성 산화철 나노 입자는 외부 자기장을 통해 나노 입자의 자성을 제어함으로써 세포 분리와 같은 분리 목적을 달성할 수 있다. 예를 들어, 자성 산화철 나노 입자에는 생체 활성 흡착제 또는 리간드 (예: 항체, 형광물질, 외원성 응고제 등) 가 부착되어 있습니다. ) 표면에 있고, 세포는 외부 자기장의 작용으로 분리되고 분류되며, 그 종류와 수량 분포가 연구된다. 장춘명 등 [40] 단일 복제 항체 CD 133 을 SiO2/Fe3O4 복합입자 표면에 부착하여 면역자성 Fe3O4 나노 입자를 얻어 단핵세포와 CD 133 세포를 분리하는 데 사용한다. 배양 후, 분리 된 CD 133 세포는 단핵세포와 마찬가지로 좋은 활성을 가지고 있으며, 정상적으로 증식하여 집하를 형성 할 수 있으며, 분리 과정 전반에 걸쳐 세포의 형태와 활성에 대한 명백한 독성 부작용은 없으며 Kuhara 등의보고 된 자기 분리 기술과 CD 19+ 를 분리 할 수 ​​있음을 알 수 있습니다. Chatterjee 등 [39] 외원성 응고소로 자성 Fe3O4 마이크로볼과 폴리스티렌으로 알부민 자성 마이크로볼을 감싸고 응혈소와 적혈구의 좋은 결합능력을 이용하여 적혈구를 빠르고 효율적으로 분리한다. 또 자성 입자가 암세포와 정상 세포를 분리하는 동물 실험도 성공했다.

3. 1.2 단백질과 핵산 분리에 자성 산화철 나노 물질의 응용

용제 추출과 같은 전통적인 생명기술을 이용하여 단백질과 핵산을 분리하는 것은 매우 복잡하며, 자기 분리 기술은 단백질, 핵산 등 생물분자를 분리하는 편리하고 효과적인 방법이다. 현재 초자성 산화철 나노 입자는 외부 자기장의 작용으로 단백질과 핵산의 분리에 널리 사용되고 있다.

유 등 [4 1] 폴리비닐 알코올 등 표면활성제의 존재로 * * * 자성 고분자 마이크로볼을 준비하며, 표면은 에틸렌 디아민으로 장식되어 쥐의 복수 항체 분리에 사용되어 좋은 분리 효과를 얻었다. Xu 등 [42] 도파민 분자를 자성 산화철 나노 입자 표면에 결합하여 다양한 단백질을 분리하고 정제하는 데 사용한다. 도파민 분자는 산화철 나노 입자 표면의 불포화 Fe 원자와 배위하여 나노 입자를 형성할 수 있는 쌍치디올 리간드를 가지고 있습니까? 도파민 복합물은 암모니아 삼초산 (NTA) 과 더 연합해 특이성 킬레이트 Ni+ 를 통해 6×His 라벨링 단백질의 분리순화에 고도의 특이성을 나타낼 수 있다. 유 등 [43] 은 실리콘연합제 (AEAPS) 로 핵껍질 구조의 SiO _ 2/fe2o _ 3 복합입자를 표면처리하여 복합자성 입자가 소 혈청 알부민 (BSA) 에 흡착하는 작용을 연구했다. 그 결과, BSA 와 자성 복합 입자가 화학 결합을 통해 흡착되고, 복합 입자의 BSA 최대 흡착량은 86 mg/g 에 달하며, 알부민의 분리와 고정화에 큰 응용 잠재력을 보이고 있는 것으로 나타났다. Herdt 등 [44] 흡착/해리 속도가 빠른 카르복실기 수정 코어 셸 (Fe3O4/PAA) 자성 나노 입자를 이용하여 Cu2+ 와 반응합니까? 아미노디아세트산 (IDA) 은 * * * 가격으로 교착되어 Cu2+ 와 트립토판의 강한 친화력을 통해 트립토판 표기단백질의 선택적 분리를 실현한다. 분리 과정은 그림 2 와 같습니다.

자성 나노 입자도 핵산 분자 분리에 이상적인 전달체이다 [45]. DNA/mRNA 에는 단일 염기 오차가 포함되어 있으며, 이들의 농축과 분리는 인간 질병 진단과 유전자 표현 연구에서 매우 중요한 역할을 한다. 조 등 [46] 은 미량 DNA/mRNA 분자의 농축, 분리 및 검출에 사용되는 자성 나노 유전자 우물을 합성했다. 이 소재는 자성 나노 입자를 핵심으로 하여 생체 준수성이 있는 이산화 실리콘 보호층을 감싸고 있으며, 표면 접합에는 항균 단백질이 있다. 비타민 H 분자는 DNA 분자의 프로브로서10-15MOL/L DNA/MRNA 를 효과적으로 농축하고 실시간으로 산물을 모니터링할 수 있다. Tayor 등 [47] 규산나트륨수해와 정실리콘산에스테르수해를 통해 SiO _ 2/fe2o _ 3 자성 나노 입자를 만들어 DNA 를 분리했다. 그 결과, SiO2 기능화된 Fe2O3 자성 나노 입자의 DNA 흡착 분리 효과는 개별 Fe2O3 자성 나노 입자보다 훨씬 우수하지만, 그 흡착 메커니즘은 더 연구해야 한다.

생물학적 검출에 3.2 자성 산화철 나노 물질의 응용

3.2. 1 자기 기반 생물학적 검출

자성 산화철 나노 입자는 독특한 자성 취향, 작은 크기 효과, 연합기단의 활성화, 분리 및 농축 작용으로 바이오메트릭 검사 분야에 널리 사용되고 있다. 검출 목표가 낮은 단백질 분자일 때, 중합효소 체인형 반응 (PCR) 은 신호를 증폭시킬 수 없고, 자성 마이크로볼과 유기 염료 또는 퀀텀닷 형광 마이크로볼의 결합은 특정 단백질, 세포인자, 항원, 핵산을 다양화하여 신호 확대 기능을 실현할 수 있다. 양 등 [48] 한 쌍의 분자 프로브로 형광 광학 바코드 (컬러) 와 자기 구슬 (갈색) 을 각각 연결하고 DNA (위) 와 단백질 (아래) 생물 분자를 표적으로 분석한다 (그림 3). 만약 대상 DNA 서열이나 단백질이 존재한다면, 그것은 두 개의 자석 구슬과 결합하여 샌드위치 구조를 형성할 것이다. 자기 분리 후 광학 바코드는 단일 자기 구슬이 인식하는 수준에서 분광 광도계나 스트리밍 세포계에 의해 읽을 수 있습니다. 이 방법으로 검출된 대상 분자는 수백만 개의 형광기단으로 구성된 미크론급 광학 바코드 신호의 증폭에 기반을 두고 있으며, 그 유전자와 단백질의 검출 한계는 amol/L 의 양급 이하에 이를 수 있다.

Nam 등 [49] 다공성 입자법 (입자당 대량의 바코드 DNA 를 채울 수 있음) 과 김나노 입자를 기반으로 한 비색생물 바코드 검출 기술을 이용하여 인터루킨 -2(IL) 를 검출합니까? 2), 검출 한도는 30 mol/L 로 일반 효소 연쇄 면역 분석보다 감도가 3 단계 높다. Oh 등 [50] 형광에 기반한 바이오바코드 증폭법을 사용하여 전립선 이성 항원 (PSA) 의 수준을 감지했고, 그 검사 한도도 300 mol/L 미만이어서 빠른 검사를 했다.

면역 분석에서 자성 나노 입자는 항체 고체 전달체로 사용되며, 입자의 항체 및 특정 항원은 항원 항체 복합체를 형성합니다. 자력의 작용으로 특이성 항원은 다른 물질과 분리되어 방사 면역 분석과 효소 연쇄 면역 분석의 단점을 극복했다. 이 분리 방법은 감도가 높고, 검출 속도가 빠르며, 특이성이 높고, 반복성이 좋다는 장점이 있다. Yang 등 [5 1] 역상 마이크로로션을 사용하여 입자가 작은 이산화 실리콘 Fe3O4 자성 나노 입자를 만들었습니다. 이 고도로 분산된 자성 나노 입자는 생체 분자를 유도해 효소의 고정화와 면역 분석에 사용할 수 있습니다. Lange 등 [52] 직접 또는 샌드위치 고체상 면역 분석 (바이오틴 항 IgG 항체 및 멍에를 통해 체인마이신을 연결하는 자성 나노 입자로 구성된 샌드위치 구조) 과 초전도 양자 간섭법 (SQUID) 을 이용해 항원과 항체 상호 작용을 결정하는 데 사용되는 응용을 연구했다. 그 결과 결합된 자성 나노 입자의 이완 신호는 항원 (인면역 글로불린 G, IgG) 의 양에 특이하게 의존한다는 것을 알 수 있다. 이 자기완화면역 측정법을 통해 얻은 결과는 널리 사용되는 ELISA 방법을 통해 얻은 결과와 비슷하다.

자성 나노 입자의 독특한 특성으로 인해 바이오 센서에서도 잠재적 적용 가능성이 있습니다. 범등 [53] 은 검출 대상의 일항커플링을 자성 구슬에, 이항이 김나노 입자에 연결한다. 반응 후, HCl? NaCl? Br2 는 금을 Au3+ 로 산화시키고 루미노의 화학 발광을 촉매한다. 인간 면역 글로불린 G(IgG) 의 검출 한계는 최대 2× 10- 10 mol/L 로 자성 나노 입자를 실현한다. 화학 발광? 면역 결합법은 IgG 의 바이오센서 분석에 사용됩니다 (그림 4).

생물학적 검출에서 3.2.2 효소의 촉매 특성 적용

Cao 등 [54] Fe3O4 자성 나노 입자가 H2O2 산화 3, 3', 5, 5'? 테트라 메틸 벤지딘 (TMB), 3,3'? 디아 미노 벤지딘 테트라 하이드로 클로라이드 (DAB) 와 프탈레이트 (OPD) 는 발색 반응을 일으켜 매운 뿌리 퍼 옥시다아제 (HRP) 활성을 가지며 (그림 5), 촉매 활성은 같은 농도의 매운 뿌리 퍼 옥시다아제보다 40 배 높다. 또한 Fe3O4 자성 나노 입자는 자기 분리를 통해 재사용할 수 있어 생물 검사의 실험 비용을 크게 낮춰 다양한 생체 분자를 검출하는 데 사용할 수 있다.

포도당 산화효소 (GOx) 와 Fe3O4 자성 나노 입자는 포도당의 반응을 촉매하는 데 사용된다 (1) 과 (2) 참조). 포도당은 비색법으로 검출하는데, 그 검출 감도는 5×10-5 ~1×10-3MOL/L 에 달한다. Fe3o 4 자성 나노 입자의 제비 단순성, 안정성, 활성성, 비용 절감, 일반 효소보다 경쟁력이 있으며 포도당 탐지를 위한 고감도, 고선택성 분석 방법을 제공합니다. 바이오 센서 응용에서 큰 잠재력을 보여 당뇨병 질환 진단을 위한 빠르고 민감한 검출 방법을 제공한다. 그러나 감지 감도를 높이기 위해 합성 촉매 효율이 높은 Fe3O4 자성 나노 입자와 다기능 자성 나노 입자가 관건이다. 펑 등 [56] 은 전기 화학적 방법으로 크기가 다른 Fe3O4 나노 입자의 촉매 활성을 비교한 결과, 크기가 작을수록 자성 나노 입자의 촉매 활성성이 높아진 것으로 나타났다. 왕 등 [57] 이 준비한 단 분산 덤벨 모양의 Pt? Fe3O4 나노 입자는 그 자체의 크기와 구조적 특성으로 인해 촉매 활성을 더욱 높일 수 있다. 우리 연구팀은 좋은 분산성과 높은 자성을 가진 산화철 나노 입자를 합성하고 표상했다. 자기 적 및 촉매 적 특성을 이용하여 포도당과 같은 생체 분자의 검출이 이루어졌다. 이 방법의 검출 한도는 1 μmol/L 에 달하며 감도가 높고 조작이 간단하며 비용이 낮다는 장점이 있습니다 [58].

결론적으로, Fe3O4 자성 산화철 나노 입자는 눈에 띄는 초순자성뿐만 아니라 매운 뿌리 과산화물 효소와 같은 촉매 특성도 가지고 있다. 과산화물에 민감한 염료를 사용하면 B 형 간염 바이러스 표면 항원 [59] 과 같은 일련의 면역 분석 모델을 설계할 수 있기 때문에 초자성 나노 입자는 생물분리와 면역 분석 분야에서 광범위하게 응용할 수 있다.

4 결론

나노 기술의 급속한 발전에 따라 자성 산화철 나노 입자의 발전과 생물의학, 생물분석, 생물검사 등의 분야에서의 잠재적 응용이 점점 더 중시되고 있지만, 동시에 많은 도전과 문제에 직면해 있다. (1) 작은 크기, 균일한 입자 크기, 분산 및 생체 호환성이 우수하고 촉매 성능이 높은 다기능 자성 나노 입자를 구축하고 준비합니다. (2) 감지된 생체 분자의 특성에 따라 다기능 자성 산화철 나노 입자를 설계하여 고감도와 고특이성 검사를 실현한다. (3) 나노 산화철 입자를 분자 탐침으로 이용하여 실시간, 온라인, 제자리, 체내 및 세포 내 생체 분자 검사를 실시한다. 이러한 문제들은 나노 물질이 바이오분자 검사 분야에 응용할 때 해결해야 할 난점이자 현재 바이오분자 검사 연구의 핫스팟이자 중점이기도 하다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)

참고

1 Perez J. M, Simeone F. J, 사보이 y, Josephson L, Weissleder R. J. Am. 화학. 사회주의, 2003,125 (34):10192 ~10/kloc

2 김국걸, 오리건, 녜. 2005 년 제 27 회 국제의학생물공학회 연례회의, 2005, 1? 7:7 14~7 16

3 유군? 타오 (,)? 핑 (유),? 하 (왕미하),? 유춘수, 뤄진? 평 (로), 하 (채). 중국 J. Anal. 화학. (분석 화학), 2009,37 (7): 985 ~ 988.

4 랑 C, 슐러 D, 페브르 D 마모어. Biosci 입니다. , 2007,7 (2):144 ~151

5 실바 g a. surg.neurol. , 2007,67 (2):113 ~116

6 코로 C, 로버트 P, Idee J M, 항구 M. 약물 전달. 개정, 2006,58 (14):1471~1504

7 Kohler N, Sun C, Wang J, Zhang M Q. Langmuir 입니다. , 2005,21(19), 8858 ~ 8864

8 볼리? 유 (이보옥). 생물의학 나노? 재료 (나노 생의학 재료). 베이징: 화학공업출판사, 2004: 14 1.

9 타르타제 P, 모랄레스 M P, 곤살레스? 카르노 T 비트미라? 저자 선언: 스티븐 S. 마그너. 탈선하다. , 2005, 290: 28~34

10 장신 (장신), 이신? 방금 (이신강), 장빈 (장빈). 중국 화학. 업종. 영어. (화학공업과 공학), 2006,23 (1): 45 ~ 48.

1 1 오준휘, 고세평, 유해용, 정명휘, 이준휘, 주준생, 김영권. 첫째, 2008 년 3 13/3 14: 268~272

12 쳉 하이? 빈 () 유귀? 젠 (리우), 리 (리 리춘), 관건? 곽 (공식 개국), 원윤? 장 (원). 우한 이공대학보, 2003, 25 (5): 4 ~ 6.

13 처성? 핑 (구흥평). J. 샤먼 대학교: 자연과학 (하문대학교 학보: 자연과학판),1999,38 (5): 711~ 7

14 모병덕, 강지휘, 왕오보, 연승옥, 고, 논봄빛, 왕춘림. 황소 연구, 2006 년 41(12): 2226 ~ 2231

15 범 r, 첸 X H, 광서 z, 리우 l, 첸 Z Y. Mater. 수소에 관한 연구, 200 1, 36(3~4): 497~502

16 왕홍위, 임, 예옥성, 곽춘해, 진건민. 마그너. 탈선하다. , 2007, 3 10(2): 2425~2427

17 해리스 l a, Goff J D, Carmichael A Y, Riffle J S, Harburn J J St Pierre T G, Saunders M. Chem 오프라인. , 2003,15 (6):1367 ~1377

18 송리? 현 (), 노충? 위안 (루 중원), 리아 사키? 용 (리 우 qilong). J. Funct. 탈선하다. (기능 재료), 2005,36 (11):1762 ~1768.

19 이토, 삼본사엽 T. J 콜로이드. 인터페이스. Sci. , 2003, 265(2): 283~295

20 서군, 양해파, 푸위영, 두카이, 수영명, 진군군, 쩡용, 이명휘, 추광군. 마그너. 탈선하다. , 2007,309 (2): 307 ~ 311

이, 위, 고, 레이. , 2005,17 (8):11301~1/

22 손소홍, 쩡홍준. 화학. 사회주의, 2002, 124(28): 8204~8205

23 Bang J H, Suslick K S. J. Am 입니다. 화학. 사회주의 2007, 129(8): 2242

24 유건민, 왕효동, 왕효동 등. 중국 지질 출판사, 2002. Sci. 영어. 하나, 2000,286 (1):101~105

25 Pinkas J, Reichlova V, Zboril R, Moravec Z, Bezdicka P, Matejkova J. Ultrason. 소노 화학. , 2008, 15(3): 257~264

26 Khollam Y B, Dhage S R, Potdar H S, Deshpande S B, Bakare P P, Kulkarni S D, Date S K. Mater. 레트. , 2002, 56(4): 57 1~577

27 해연? 얼음 (해연 얼음),? 엄 (원홍기러기), (쇼단). 중국 화학. 화학 연구 및 응용, 2006, 18 (6): 744 ~ 746.

28 윤준희, 허언명, 최준희, 이준희, 송해도, 김세훈, 윤세훈, 김국훈, 신준훈, 서준훈, 천지현. 화학. 사회주의, 2005,127 (16), 5732 ~ 5733

29 Bharde A A Parikh R Y, Baidakova M, Jouen S, Hannoyer B, Enoki T, Prasad B L V, Shouche Y S, Ogale S, sastry m

30 쿠원 m, 죽산 h, 다나카 t, 송영 T. 항문. 화학. , 2004,76 (21): 6207 ~ 6213

나노 물질의 생물 전환. 윌리. VCH: 윈하임 2005

32 사파리크 생물지도. 기술 연구, 2004, 2( 1): 7