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生物源性纳米晶体磁珠(BNCM)简介

国科融智生物 国科融智生物 2022-05-18



 生物源性纳米晶体磁珠(BNCM)简介 



一、 磁珠的传统生产方法


      磁珠法应用如此之广,磁珠本身如何生产就是一个很重要的问题。传统生产磁珠的方法主要是物理法和化学法两大类。

物理法,包括:

  • 高能球磨法(High - Energy Ball Milling,又称机械力化学mechanochemistry)

  • 物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition,PVD)

  • 真空冷冻干燥法(Vacuum Freeze Drying)等。

化学法,包括:

  • 共沉淀法(Coprecipitation Method)

  • 溶剂热法(Solvothermal Method)

  • 溶胶-凝胶法(Sol-Gel Method)

  • 热分解法(Thermal decomposition method)

  • 微乳液法(Microemulsion method)

  • 长晶法等

     以上生产方法基本都是在国外不断发展成熟的。目前,通过以上生产工艺获得的磁珠质量不尽如人意,另一方面,高端磁珠的供应主要来自国外厂家,在产业链安全性上存在隐患。



二、 生物源性纳米晶体磁珠(BNCM)特点


北京国科融智创始人张金菊博士通过十多年研究,成功推出了全新的生物源性纳米晶体磁珠(BNCM)的生产工艺。该种方法获得的磁珠具有材料纯度极高、磁性强、粒径均一、晶型一致、单晶体、单磁畴、生物相容性好、易于功能化修饰、批间差异小、成本低和环境友好等显著优点,可满足高端磁珠的进口替代,属于源头创新技术。

生物源性纳米晶体磁珠由四氧化三铁晶体和生物膜包被组成,目前能够测定的性质,汇总如下:

1.生物源性纳米晶体磁珠内四氧化三铁晶体形态

生物源性纳米晶体磁珠内的四氧化三铁晶体为立方八面体,以下为高清电镜照片和X射线衍射图(一共检测了两生物源性纳米晶体磁珠颗粒,分别标记为“1”号和“2”号,图1)。

图1 生物源性纳米晶体磁珠高清电镜照片(左)与X射线衍射图(右)

一共测量了两生物源性纳米晶体磁珠颗粒,分别标记为“1”号和“2”号


2.生物源性纳米晶体磁珠内的四氧化三铁晶体粒径分布图

通过透射电子显微镜观察,生物源性纳米晶体磁珠内四氧化三铁晶体的粒径,主要集中于30~45纳米之间(77%,图2),说明生物源性纳米晶体磁珠的粒径比较均一。



图2 生物源性纳米晶体磁珠内四氧化三铁晶体的粒径分布统计




3.生物源性纳米晶体磁珠水合粒径和Zeta电位

纳米颗粒在水中的分散性,可从其水合粒径和Zeta电位的数值上得到反映:颗粒的水合粒径在实际粒径的3倍以内,说明其没有彼此团聚的现象;颗粒的Zeta电位大于+30毫伏或小于-30毫伏,说明其能够形成稳定的分散体系;颗粒的Zeta电位在+10毫伏~+30毫伏之间,或-30毫伏~-10毫伏之间,说明其在一段时间内可以分散在溶液中。


图3 生物源性纳米晶体磁珠的水合粒径分布(峰值为77.27纳米)


生物源性纳米晶体磁珠的水合粒径峰值77.27纳米(图3),不足其实际粒径的2倍,说明其在水中可以分散。

图4 生物源性纳米晶体磁珠的Zeta电位(峰值为-24.6毫伏)



生物源性纳米晶体磁珠Zeta电位的峰值为-24.6毫伏(图4),在-30毫伏~-10毫伏之间,说明其在水中可以分散状态存在一段时间。


4. 生物源性纳米晶体磁珠的磁学性质

纳米材料的磁性强弱,用矫顽力(Hc)表示,Hc可由磁滞回线测得。生物源性纳米晶体磁珠的矫顽力为7.658毫特斯拉(mT)(图5)。

图5 生物源性纳米晶体磁珠的磁滞回线


5. 生物源性纳米晶体磁珠的细胞毒性

图6检测了生物源性纳米晶体磁珠对正常的肝细胞(HL-7702)与乳腺肿瘤细胞(SK-BR-3、MDA-MB-468)的毒性。结果显示,生物源性纳米晶体磁珠对正常细胞的毒性较小,而对肿瘤细胞的毒性大于对正常细胞的毒性。

图6生物源性纳米晶体磁珠对正常的肝细胞(HL-7702)与乳腺肿

瘤细胞(SK-BR-3、MDA-MB-468)的毒性(横坐标为加入反应体系

中生物源性纳米晶体磁珠的终浓度,纵坐标为测试细胞的存活率)






三、 合作共赢

基于以上特性,我们开展了其在生物医学领域的应用探索,也期待与社会各界同仁在更多的领域开展合作,欢迎垂询!







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