[00134299]磁性复合微球的构筑及结构性能调控

①课题来源与背景; 随着基因组学、蛋白质组学及生物医药技术的快速发展,具有特定环境响应能力的各种尺寸的功能微球在生物医用领域凸现了巨大的应用潜力。通过特定的结构设计及表面修饰,磁性复合微球可用于DNA、蛋白质及其它生物活性分子的快速分离及纯化、免疫诊断试剂、靶向药物载体、磁热治疗和磁共振成像试剂等。因此,磁性复合微球的研究不仅在化学、材料科学、物理学、生物学、医学、表面与界面科学以及光电子学科等领域的研究中备受重视,而且正为生物医学研究的快速发展提供着新手段和新技术。 ②技术原理及性能指标; 我们团队深入研究了磁性复合微球的合成方法以及结构性质的调控,从磁性、精细结构、多功能化以及性质调控等四个方面着手,围绕磁性复合微球在靶向药物输送、生物分子快速分离纯化、免疫诊断等实际需求出发,设计合成了一系列多功能磁性复合微球,取得了丰富的科研成果,证明了磁性纳米材料在生物医学领域的重要价值和巨大应用潜力。主要内容包括： （1）采用溶胶-凝胶法,系统研究了核壳结构二氧化硅材料包覆磁性纳米粒子的反应,提出了磁性材料表面改性的普适方法,提高了其生物相容性,奠定了此类材料进一步功能化的基础。 （2）将超顺磁性纳米粒子组装成簇状磁性胶体,通过溶剂热合成技术或是聚电解质组装,同时得到高磁饱和强度以及超顺磁性,可以实现磁性复合微球的快速分离以及分散／富集的循环使用;并且,通过结构导向试剂,调控磁簇的二级结构,极大提高了亚微米级粒子的比表面积和孔容;可以实现在磁簇表面的无机或有机材料的功能化,发展了一类高磁响应性的功能复合微球。 （3）基于“功能模块化”思路,将温度敏感性、pH响应性、多孔性、发光性等与磁性整合,设计了一系列的有机／无机复合的多功能磁性微球;并基于不同性质的模板,精确调控了微球的微观结构,包括核壳结构、响铃结构、囊泡结构等;因此,多功能复合的磁性微球可用于亲/疏水性药物的负载和环境响应释放、磁靶向分离、特异分子修饰、多重成像示踪等优异性质,展现了在治疗诊断、分离提纯等生物医疗领域的突出特点。 ③技术的创造性与先进性; 技术创造性和先进性体现在：围绕功能模块化思路,通过微观结构、组成、形态的调控整合,实现功能的多样化以及与实际应用的结合。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 从2005年到2013年,通过连续的探索和研究,在磁性复合微球的结构设计、功能整合以及性质调控方面,形成了一套成熟的方法,特别是发展的软/硬模板法的合成思路,可适用于多种特定结构的调控和有机/无机材料的复合,并且合成方法简便、条件温和,合成的材料具有较好的生物相容性和安全性。 ⑤应用情况及存在的问题; 应用情况主要包括以下三个方面： （1）磁性复合微球作为一种载体可应用到药物靶向输送领域,在制备过程中或制备后负载各种抗肿瘤药物,如阿霉素、5-Fu、紫杉醇等,并在此基础上,将叶酸或RGD等特异分子修饰在纳米载体表面,完成对肿瘤细胞的主动靶向,从而实现对药物的全程靶向控制。因此在癌症治疗方面具有较好的发展前景。 （2）生物大分子具有以特定的高效方式去识别或键合到其它分子上的能力,分离及提纯生物大分子是对其进行性能研究和测试的基础,在生物化学、分子生物学、基因组学、蛋白质组学、生物工程、临床医学及新型药物的研究中显得十分重要,而磁分离技术由于其快速、简便及易于自动化等优点而尤为引人注目,磁性复合微球具有优越的磁分离效果和多样化的性质,因此可识别蛋白、多肽等生物大分子,并实现快速、简易的提纯和分离。 （3）重要疾病的早期筛查、诊断和治疗已成为国际医学界和生物技术工作者面临的严峻挑战。传统的疾病检测技术,包括酶联免疫法和放射免疫法,在进行特异性病毒检测分析时,通常采用多种试剂盒对样品中的数种目标物逐个进行检测,存在时间长,信息量少的局限。因此,高灵敏及快速大通量检测就成了十分重要的技术。基于磁性复合微球的研究,在微球表面固载及修饰特异功能的配体分子,可以实现对特定疾病的快速、灵敏及大通量检测,从而发展快速高效的疾病检测技术。 ⑥历年获奖情况 无 ⑦成果简介要向社会公开,请不要填写商业秘密内容。 发表了相关论文、专利。