Microesferas magnéticas - Perlas magnéticas

En la actualidad, la aplicación de las microesferas magnéticas en biomedicina está representada por las microesferas inmunomagnéticas, que se han desarrollado rápidamente y ya se han lanzado con muchas aplicaciones exitosas. Los nanomateriales magnéticos son un componente importante de las microesferas magnéticas, por lo que también se debe considerar la aplicación de nanopartículas magnéticas.

1. Preparación y propiedades de los nanomateriales magnéticos

Los materiales magnéticos comúnmente utilizados son óxido férrico, óxido férrico, aleación de hierro y cobalto, etc. Estos materiales magnéticos tienen una buena capacidad de respuesta magnética y se pueden obtener fácilmente a escala nanométrica utilizando métodos apropiados. Por ejemplo, disuelva una cierta cantidad de material magnético en una cantidad apropiada de agua destilada, filtre y mezcle, diluya con una cierta cantidad de agua destilada, revuelva uniformemente y agregue un surfactante apropiado como dispersante. A una cierta temperatura, siga revolviendo y agregue la solución al sistema a una cierta velocidad. Después de la adición gota a gota, continúe revolviendo durante media hora. Sáquelo y colóquelo sobre un imán para permitir que las partículas de óxido de hierro se asienten, retire el líquido transparente superior, luego agregue una cantidad apropiada de solución dispersante en agua, disperse con ultrasonido, filtre y obtenga la solución coloidal de color de nanopartículas magnéticas de óxido de hierro.

La concentración de solución alcalina durante el proceso de preparación tiene un impacto significativo en las propiedades de las nanopartículas de óxido de hierro. Una baja concentración de solución alcalina da como resultado una menor fuerza de magnetización del material magnético; la velocidad de goteo de la solución alcalina afecta el rendimiento de los materiales magnéticos. Cuanto más lenta sea la velocidad de goteo, menor será el tamaño de partícula del material magnético y menor será la fuerza de magnetización; la temperatura de reacción del sistema también tiene un impacto, ya que la temperatura aumenta el tamaño de partícula y mejora la magnetización.

Los nanomateriales magnéticos obtenidos mediante el método anterior se pueden diluir con agua de forma adecuada y fotografiar con un microscopio electrónico. El tamaño y la distribución de las partículas se pueden determinar mediante un analizador de imágenes o medir directamente con un analizador de tamaño de partículas láser. Se pueden obtener nanomateriales de distintos tamaños, siendo el tamaño medio mínimo de las partículas de unos pocos nanómetros. El tamaño de las partículas se distribuye normalmente en general. La estructura de los nanomateriales magnéticos también se puede analizar utilizando un analizador de difracción de rayos X y su magnetización se puede medir utilizando un magnetómetro.

Microesferas magnéticas de SHBC

2. Preparación de microesferas magnéticasutilizando nanomateriales magnéticos

Las microesferas magnéticas se pueden preparar a partir de nanopartículas magnéticas y materiales poliméricos de estructura estructural. Los materiales poliméricos incluyen poliestireno, silano, polieno, ácido poliacrílico, almidón, pectina, gelatina, albúmina, etilcelulosa, etc. Existen materiales tanto naturales como sintéticos, que se pueden utilizar solos o en combinación como materiales de estructura estructural. Estos materiales de estructura estructural deben tener propiedades estables, alta resistencia y no tener efectos secundarios tóxicos.

Los métodos para preparar microesferas magnéticas se pueden dividir en métodos de un paso y de dos pasos: el método de un paso implica agregar nanomateriales magnéticos antes de la formación de la bola, y durante la formación de la bola, el polímero las envuelve en su interior; el método de dos pasos implica primero preparar microesferas no magnéticas, luego introducir materiales magnéticos en ellas a través del procesamiento y, finalmente, dispersar nanopartículas magnéticas en el material de refuerzo óseo de las microesferas.

El método de un solo paso se desarrolló anteriormente y existen muchos métodos, pero solo se presentan los cuatro siguientes.

(1) Dispersar nanomateriales magnéticos (como nanopartículas de óxido de hierro) en agua, agregar monómeros de polímero y luego agregar iniciadores para iniciar la reacción de polimerización en condiciones apropiadas, de modo que los monómeros se polimericen alrededor de las nanopartículas de óxido de hierro para formar microesferas magnéticas. Las microesferas magnéticas con materiales poliméricos sintéticos como esqueleto se preparan a menudo utilizando este método.

(2) Dispersar los nanomateriales magnéticos en una solución acuosa de materiales de esqueleto de polímero, agregar los surfactantes apropiados y emulsionarlos en emulsiones W/O en un solvente hidrófobo. Utilizar métodos de curado térmico o de curado por reticulación para solidificar los materiales de esqueleto de polímero en microesferas magnéticas. Las microesferas magnéticas con materiales de polímero natural como esqueleto se preparan a menudo utilizando este método.

(3) En primer lugar, se precipitan Fe2+ y Fe3+ en una solución alcalina para formar óxido de hierro superparamagnético y, a continuación, se recubren con silano para formar microesferas. Las microesferas magnéticas de silano preparadas se pueden dispersar en medios acuosos sin una precipitación rápida y se pueden recuperar fácilmente utilizando un campo magnético.

• Al incorporar la propia magnetita como parte del sistema de oxidación-reducción, los polímeros pueden envolver completamente la magnetita. Los polímeros se inician mediante iones de hierro que se difunden desde las partículas de magnetita y se convierten en radicales libres a través de la reducción del persulfato. Mediante este método se pueden preparar microesferas magnéticas en gel a base de agua que contienen resina acrílica.

3. Preparación, propiedades y principios de acción del inmunomicroesferas magnéticas

(1)Preparación de microesferas inmunomagnéticas

Las microesferas inmunomagnéticas (IMMS), también conocidas como perlas inmunomagnéticas (IMB), son microesferas magnéticas con anticuerpos monoclonales unidos a sus superficies. Debido a la necesidad de unir los anticuerpos apropiados a la superficie de las microesferas magnéticas, se requiere que las microesferas magnéticas utilizadas puedan unirse a los anticuerpos monoclonales a través de sus genes químicos de superficie o tengan una fuerte fuerza de adsorción superficial para unirse firmemente a los anticuerpos monoclonales. Las microesferas de poliestireno reticulado tienen una alta resistencia y se modifican químicamente fácilmente en la superficie, lo que las convierte en un material de esqueleto ideal para preparar microesferas inmunomagnéticas.

Existen dos formas de conexión entre las microesferas y los anticuerpos: la unión por adsorción y la unión covalente. La unión por adsorción depende de la fuerza de adsorción no específica de la superficie de la microesfera sobre el anticuerpo, mientras que la unión covalente depende de la reacción covalente entre los grupos activos de la superficie de la microesfera y el anticuerpo. La unión por adsorción solo puede ser relativamente fuerte cuando las microesferas tienen una superficie muy grande. Por lo tanto, para las microesferas con una superficie relativamente plana, es necesario un tratamiento de la superficie para mejorar su fuerza de unión a los anticuerpos y garantizar que la superficie IMMS tenga suficientes anticuerpos. Después del tratamiento de la superficie, las microesferas magnéticas se cultivan con anticuerpos monoclonales en una solución tampón adecuada. Los anticuerpos se unen rápidamente a las microesferas magnéticas mediante adsorción física. Si hay grupos activos en la superficie de las microesferas, se unirán covalentemente a la superficie de las microesferas magnéticas mediante reacciones químicas más lentas.

(2)Rendimiento y principio de acción de las microesferas inmunomagnéticas

Las microesferas inmunomagnéticas se utilizan principalmente para la separación de células y otras aplicaciones. Debido a su capacidad de unirse específicamente a la sustancia objetivo y hacerla sensible al campo magnético, las microesferas magnéticas libres se cocultivaron con una mezcla compleja que contenía la sustancia objetivo (la sustancia que se va a separar). Las microesferas inmunomagnéticas pueden unirse selectivamente a las sustancias objetivo a través de reacciones de antígeno-anticuerpo. Cuando este compuesto pasa a través de un dispositivo de campo magnético, la sustancia objetivo unida a las microesferas inmunomagnéticas será retenida por el campo magnético y separada de otras sustancias complejas.

Las microesferas magnéticas inmunes utilizadas para la separación de células tienen las siguientes condiciones: propiedades químicas estables y sin agregación; No unión inespecífica con las células; La unión entre las microesferas magnéticas y los anticuerpos es firme; El tamaño de las microesferas magnéticas es uniforme, la capacidad de respuesta magnética es buena y el contenido de nanomateriales magnéticos es uniforme y consistente; Las microesferas magnéticas tienen un tamaño apropiado y no son engullidas fácilmente por las células.

La unión de IMM a las células se puede lograr a través de dos métodos: directo e indirecto. El método directo se refiere a que el anticuerpo se adhiere secuencialmente a microesferas magnéticas y luego se une a las células objetivo. El método indirecto se refiere a mezclar primero las células con anticuerpos específicos para el cultivo, permitiendo que los anticuerpos específicos se unan a la superficie celular y luego agregando microesferas magnéticas pretratadas con anti IgG de ratón (anticuerpo secundario). Unir indirectamente las microesferas magnéticas a las células objetivo. El método directo puede reducir los pasos de lavado y cultivo, pero rara vez se usa para anticuerpos monoclonales IgM. En comparación con el método directo, el método indirecto,

Además de un rango adecuado, también se puede utilizar un conjunto de anticuerpos monoclonales para lograr mejores efectos de depuración celular. Pero después de múltiples pasos de lavado, la especificidad también disminuirá.

El desarrollo de anticuerpos monoclonales dirigidos a monocitos ha hecho posible aislar células con marcadores de superficie específicos. En general, existen tres métodos diferentes: la tecnología de citometría de flujo (PACS), la tecnología de guirnalda de glóbulos rojos alogénicos con anticuerpos secundarios adheridos a la superficie y la tecnología Panning, que adsorbe pasivamente los anticuerpos en placas de tejido de poliestireno. Todas estas tecnologías tienen sus propios inconvenientes. La FACS es cara, técnicamente compleja y, a menudo, está plagada de problemas como la capacidad, la actividad y la esterilidad de las células clasificadas; la técnica de guirnalda de glóbulos rojos no puede manejar una gran cantidad de células y, actualmente, no existe un método maduro y conveniente para acoplar anticuerpos a la membrana de los glóbulos rojos; la tecnología Panning también tiene muchas limitaciones, como la dificultad para ampliar la escala, los pasos engorrosos, la incapacidad de cuantificar y las células objetivo a menudo se mezclan con anticuerpos no específicos adsorbidos en otras células en el fondo de la placa de cultivo. Relativamente hablando, las microesferas inmunomagnéticas tienen las ventajas de una fácil operación, una separación rápida y completa y una alta pureza celular, especialmente en términos de facilidad de operación y ahorro de tiempo, que son difíciles de comparar con otros métodos de separación.