Microesferas Magnéticas - Contas Magnéticas

Atualmente, a aplicação de microesferas magnéticas na biomedicina é representada por microesferas imunomagnéticas, que se desenvolveram rapidamente e já foram lançadas com muitas aplicações bem-sucedidas. Os nanomateriais magnéticos são um componente importante das microesferas magnéticas, portanto, a aplicação de nanopartículas magnéticas também deve ser considerada.

1. Preparação e Propriedades de Nanomateriais Magnéticos

Os materiais magnéticos comumente usados são óxido férrico, óxido férrico, liga de ferro-cobalto, etc. Esses materiais magnéticos têm boa capacidade de resposta magnética e podem ser facilmente obtidos em nanoescala usando métodos apropriados. Por exemplo, dissolva uma certa quantidade de material magnético em uma quantidade apropriada de água destilada, filtre e misture, dilua com uma certa quantidade de água destilada, mexa uniformemente e adicione um surfactante apropriado como dispersante. Em uma certa temperatura, continue mexendo e adicione a solução ao sistema em uma certa velocidade. Após a adição gota a gota, continue mexendo por meia hora. Retire e coloque em um ímã para permitir que as partículas de óxido de ferro se assentem, remova o líquido transparente superior e, em seguida, adicione uma quantidade apropriada de solução dispersante em água, disperse com ultrassom, filtre e obtenha a solução coloidal colorida de nanopartículas magnéticas de óxido de ferro.

A concentração da solução alcalina durante o processo de preparação tem um impacto significativo nas propriedades das nanopartículas de óxido de ferro. Uma baixa concentração de solução alcalina resulta em uma menor força de magnetização do material magnético; A velocidade de gotejamento da solução alcalina afeta o desempenho dos materiais magnéticos. Quanto mais lenta a velocidade de gotejamento, menor o tamanho da partícula do material magnético e menor a força de magnetização; A temperatura de reação do sistema também tem um impacto, pois a temperatura aumenta o tamanho da partícula e melhora a magnetização.

Os nanomateriais magnéticos obtidos pelo método acima podem ser diluídos com água apropriadamente e fotografados sob um microscópio eletrônico. O tamanho e a distribuição das partículas podem ser determinados por um analisador de imagem ou medidos diretamente por um analisador de tamanho de partículas a laser. Diferentes tamanhos de nanomateriais podem ser obtidos, com o tamanho médio mínimo de partícula sendo alguns nanômetros. O tamanho de partícula é geralmente distribuído normalmente. A estrutura dos nanomateriais magnéticos também pode ser analisada usando um analisador de difração de raios X, e sua magnetização pode ser medida usando um magnetômetro.

Microesferas magnéticas da SHBC

2. Preparação de microesferas magnéticasusando nanomateriais magnéticos

Microesferas magnéticas podem ser preparadas a partir de nanopartículas magnéticas e materiais de esqueleto de polímero. Os materiais de polímero incluem poliestireno, silano, polieno, ácido poliacrílico, amido, pectina, gelatina, albumina, etilcelulose, etc. Existem materiais naturais e sintéticos, que podem ser usados sozinhos ou em combinação como materiais de esqueleto. Esses materiais de esqueleto devem ter propriedades estáveis, alta resistência e nenhum efeito colateral tóxico.

Os métodos para preparar microesferas magnéticas podem ser divididos em métodos de uma etapa e de duas etapas: o método de uma etapa envolve a adição de nanomateriais magnéticos antes da formação da bola e, durante a formação da bola, o polímero os envolve internamente; O método de duas etapas envolve primeiro a preparação de microesferas não magnéticas, depois a introdução de materiais magnéticos nelas por meio do processamento e, finalmente, a dispersão de nanopartículas magnéticas no material de reforço ósseo das microesferas.

O método de uma etapa foi desenvolvido anteriormente e há muitos métodos, mas apenas os quatro seguintes são apresentados.

(1) Dispersar nanomateriais magnéticos (como nanopartículas de óxido de ferro) em água, adicionar monômeros de polímero e, em seguida, adicionar iniciadores para iniciar a reação de polimerização sob condições apropriadas, de modo que os monômeros polimerizem ao redor das nanopartículas de óxido de ferro para formar microesferas magnéticas. Microesferas magnéticas com materiais de polímero sintético como esqueleto são frequentemente preparadas usando este método.

(2) Dispersar nanomateriais magnéticos em uma solução aquosa de materiais de esqueleto de polímero, adicionar surfactantes apropriados e emulsioná-los em emulsões A/O em um solvente hidrofóbico. Usar métodos de cura térmica ou de cura por reticulação para solidificar os materiais de esqueleto de polímero em microesferas magnéticas. Microesferas magnéticas com materiais de polímero natural como esqueleto são frequentemente preparadas usando este método.

(3)Primeiramente, Fe2+ e Fe3+ são precipitados em solução alcalina para formar óxido de ferro superparamagnético e, em seguida, revestidos com silano para formar microesferas. As microesferas magnéticas de silano preparadas podem ser dispersas em meio aquoso sem precipitação rápida e podem ser facilmente recuperadas usando um campo magnético.

• Ao incorporar a própria magnetita como parte do sistema de oxidação-redução, os polímeros podem envolver completamente a magnetita. Os polímeros são iniciados por íons de ferro que se difundem das partículas de magnetita e se tornam radicais livres por meio da redução do persulfato. Uma microesfera magnética de gel à base de água contendo resina acrílica pode ser preparada por este método.

3. Preparação, propriedades e princípios de ação do imunomicroesferas magnéticas

(1)Preparação de microesferas imunomagnéticas

Microesferas imunomagnéticas (IMMS), também conhecidas como esferas imunomagnéticas (IMB), são microesferas magnéticas com anticorpos monoclonais ligados às suas superfícies. Devido à necessidade de ligar anticorpos apropriados à superfície das microesferas magnéticas, é necessário que as microesferas magnéticas usadas possam ligar-se a anticorpos monoclonais por meio de seus genes químicos de superfície ou tenham uma forte força de adsorção de superfície para se ligarem firmemente aos anticorpos monoclonais. As microesferas de poliestireno reticulado têm alta resistência e são facilmente modificadas quimicamente na superfície, tornando-as um material de esqueleto ideal para preparar microesferas imunomagnéticas.

Existem duas formas de conexão entre microesferas e anticorpos: ligação por adsorção e ligação covalente. A ligação por adsorção depende da força de adsorção não específica da superfície da microesfera no anticorpo, enquanto a ligação covalente depende da reação covalente entre os grupos ativos na superfície da microesfera e o anticorpo. A ligação por adsorção só pode ser relativamente forte quando as microesferas têm uma área de superfície muito grande. Portanto, para microesferas com uma superfície relativamente plana, o tratamento de superfície é necessário para melhorar sua força de ligação de anticorpos para garantir que a superfície IMMS tenha anticorpos suficientes. Após o tratamento de superfície, as microesferas magnéticas são cultivadas com anticorpos monoclonais em solução tampão apropriada. Os anticorpos se ligam rapidamente às microesferas magnéticas por meio de adsorção física. Se houver grupos ativos na superfície das microesferas, eles se ligarão covalentemente à superfície das microesferas magnéticas por meio de reações químicas mais lentas.

(2)Desempenho e princípio de ação das microesferas imunomagnéticas

As microesferas imunomagnéticas são usadas principalmente para separação de células e outras aplicações. Devido à sua capacidade de se ligar especificamente à substância alvo e torná-la responsiva magneticamente, as microesferas magnéticas livres foram cocultivadas com uma mistura complexa contendo a substância alvo (a substância a ser separada). As microesferas imunológicas podem se ligar seletivamente às substâncias alvo por meio de reações antígeno-anticorpo. Quando esse composto passa por um dispositivo de campo magnético, a substância alvo ligada às microesferas imunomagnéticas será retida pelo campo magnético e separada de outras substâncias complexas.

As microesferas magnéticas imunes usadas para separação de células têm as seguintes condições: propriedades químicas estáveis e sem agregação; Não há ligação inespecífica com as células; A ligação entre as microesferas magnéticas e os anticorpos é firme; O tamanho das microesferas magnéticas é uniforme, a capacidade de resposta magnética é boa e o conteúdo dos nanomateriais magnéticos é uniforme e consistente; As microesferas magnéticas são de tamanho apropriado e não são facilmente engolfadas pelas células.

A ligação do IMM às células pode ser obtida por meio de dois métodos: direto e indireto. O método direto se refere ao anticorpo sendo sequencialmente anexado a microesferas magnéticas e então se ligando às células-alvo. O método indireto se refere a primeiro misturar células com anticorpos específicos para cultivo, permitindo que os anticorpos específicos se liguem à superfície da célula e então adicionando microesferas magnéticas pré-tratadas com IgG anti-camundongo (anticorpo secundário). Ligue indiretamente as microesferas magnéticas às células-alvo. O método direto pode reduzir as etapas de lavagem e cultivo, mas raramente é usado para anticorpos monoclonais IgM. Comparado com o método direto, o método indireto,

Além de uma faixa adequada, um conjunto de anticorpos monoclonais também pode ser usado para atingir melhores efeitos de depuração celular. Mas após múltiplas etapas de lavagem, a especificidade também diminuirá.

O desenvolvimento de anticorpos monoclonais direcionados a monócitos tornou possível isolar células com marcadores de superfície específicos. Existem geralmente três métodos diferentes, nomeadamente tecnologia de citometria de fluxo (PACS), tecnologia de guirlanda de hemácias alogênicas com anticorpos secundários ligados à superfície e tecnologia de Panning que adsorve passivamente anticorpos em placas de tecido de poliestireno. Todas essas tecnologias têm suas próprias desvantagens. O FACS é caro, tecnicamente complexo e frequentemente atormentado por problemas como a capacidade, atividade e esterilidade das células classificadas; A técnica de guirlanda de hemácias não consegue lidar com um grande número de células e atualmente não há um método maduro e conveniente para acoplar anticorpos à membrana das hemácias; A tecnologia de Panning também tem muitas limitações, como dificuldade de aumento de escala, etapas complicadas, incapacidade de quantificar e células-alvo frequentemente misturadas com anticorpos não específicos adsorvidos em outras células na parte inferior da placa de cultura. Relativamente falando, as microesferas imunomagnéticas têm as vantagens de fácil operação, separação rápida e completa e alta pureza celular, especialmente em termos de facilidade de operação e economia de tempo, que são difíceis de comparar com outros métodos de separação.