磁性纳米粒子的制备及其细胞分离方面的应用

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1、第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,No.32008年6月JournalofShanghaiNormalUniversity(NaturalSciences)2008,Jun1磁性纳米粒子的制备及其细胞分离方面的应用1213113张春明,赵梗明,斯庆苏都,谢湘华,谭玲,董亚明(1.上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234;2.上海师范大学数理信息学院,上海200234;3.华东理工大学理学院,上海200237)摘要:介绍了一种始终在溶液中制备Fe3O4磁性纳米粒子的化学共沉淀,并对制得的粒子进行表面修饰的方法.通过IR,

2、XRD和AFM等测试仪器对样品进行了表征.结果表明:采用化学共沉淀的方法制备出的磁性纳米粒子具有单分散性,且粒径比较均一,约在30nm.由于制备过程均在液体中进行,故制备周期短,污染小.同时利用自制的免疫磁性Fe3O4纳米粒子能较好地分离脐血中的CD133细胞,细胞体外扩增明显.关键词:纳米Fe3O4;免疫磁性纳米粒子;脐带血;CD133细胞中图分类号:TQ138.1文献标识码:A文章编号:100025137(2008)03202912050引言[1]磁性纳米颗粒以其优越的物理特性,在生物医学领域具有广泛的应用前景.通过包裹不同的有[2,3]机官能团

3、,可以将这些磁性颗粒运用在蛋白质固定、细胞分离、靶向药物等领域.生物细胞分离技术是一项应用在生物领域中十分重要的纳米技术,它是能否快速获得研究所需细胞标本的关键.以往的细[4][5]胞分离技术主要有梯度离心法、流式细胞分选法等.但这些方法存在纯度不高、制备量偏小、影响[6]细胞活性等缺点,因此未能被广泛地用于细胞的纯化研究.近几年,随着对磁性纳米粒子研究的深[7][8]入,人们开始利用磁性纳米粒子来分离细胞.单纯的磁性纳米粒子易于团聚、生物兼容性差,因此,制备超小粒径、分散性好的磁性纳米颗粒具有十分重要的应用价值.[9][10][11][12][13

4、]目前纳米Fe3O4的制备方法主要有:机械球磨法,共沉淀法,乳化法,水解法,水热法等,这些方法各有优缺点.普通的共沉淀法制备的纳米Fe3O4粒子粒径分布范围宽,粒径不容易控制,易团聚,重现性差,且在制备的过程中粒子易受到污染,从而影响其在生物方面的应用.为了在反应中控制生成颗粒的大小,得到粒径分布均匀的Fe3O4粒子,本研究在共沉淀法的基础上,通过控制一系列的反应条件,制得磁性流体,然后直接在其表面包裹SiO2,避免了污染.再通过化学修饰使之成为生物功能化的磁性纳米粒子.利用化学连接方法将单克隆抗体CD133连接到其表面得到免疫磁性Fe3O4纳米粒子

5、,利用它从单个核细胞中分离出CD133细胞,并对细胞进行半固体培养,观察其在体外的扩增情况.收稿日期:2007212205作者简介:张春明(1980-),男,上海师范大学生命与环境科学学院硕士研究生;董亚明(1957-),男,博士,上海师范大学生命与环境科学学院教授.3通讯作者.292上海师范大学学报(自然科学版)2008年1实验部分1.1试剂与实验仪器材料:FeCl3·6H2O(99.0%),FeCl2·4H2O(99.5%),氨水(26%～28%)、正硅酸乙酯(TEOS)(上海试剂公司);N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(AEAPS

6、)(Geel,Belgium),戊二醛(中国医药集团上海化学试剂分公司);磷酸盐缓冲溶液(PBS)(自制),RPMI1640(自制),以上所用试剂均为分析纯;CD133抗体(Miltenyibiotec).测试仪器:红外吸收光谱仪(NICOLET380);原子力显微镜(AFM)(NanoScopeIIIaSPM系统Veeco);倒置显微镜(Japan.Nikon810181);D-MAX2000X射线衍射仪.1.2实验过程1.2.1磁性纳米粒子的制备以及SiO2的包裹按3∶2比例称取FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O固体,分别加入水中配成0.

7、5mol/L的溶液,将2种溶液倒入三颈瓶中,混匀.在60℃条件下向此混合溶液中缓慢滴加氨水,超声同时搅拌至pH为9,反应完全后,再超声分散1h,搅拌0.5h,磁沉淀,洗涤制得磁性纳米粒子;按比例取100mL的乙醇和水,混匀,把洗涤好的粒子分散到其中,超声15min,转人250mL的三颈瓶,加入TEOS,在一定的搅拌速度下逐渐加入氨水,恒温水浴下反应5h磁分离,洗涤,直至清洗液不再浑浊;产物置于真空干燥箱中恒温干燥,12h后取出,得到包裹好SiO2的磁性纳米粒子.将粒子分散到二次水中备用.1.2.2纳米粒子的修饰与细胞的分离量取1mL包裹后的Fe3O4

8、磁性纳米粒子流体,加入到40mL甲醇,丙三醇和二次蒸馏水的混合溶液中,超声混匀.转移至三颈烧瓶中搅拌并缓慢加