急！！！！！写一篇关于纳米技术和纳米技术的论文。
磁性纳米粒子是近年来发展起来的一种新型材料。由于其独特的磁性，如超顺磁性和高矫顽力，在生物分离和检测领域显示出广阔的应用前景。磁性氧化铁纳米粒子不仅具有纳米粒子的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等基本特性，还具有超顺磁性、类酶催化和生物相容性等特殊性质，因此其在医学和生物技术领域的应用引起了广泛的兴趣。
磁性氧化铁纳米材料在生物分离和生物检测中的应用
3.1磁性氧化铁纳米材料在生物分离中的应用
磁性氧化铁纳米粒子可以通过外加磁场控制纳米粒子的磁性，从而达到分离的目的，如细胞分离。例如，磁性氧化铁纳米颗粒附着有生物活性吸附剂或配体(如抗体、荧光物质、外源性促凝剂等。)在它们的表面上，并且细胞在外部磁场的作用下被分离和分类，并且它们的种类和数量分布被研究。张春明等[40]将单克隆抗体CD133附着在SiO2/Fe3O4复合颗粒表面，得到免疫磁性Fe3O4纳米颗粒，用于分离单核细胞和CD133细胞。培养后可以看出，分离的CD133细胞与单核细胞一样，具有良好的活性，能够正常增殖形成集落，在整个分离过程中对细胞的形态和活性没有明显的毒副作用， 与Kuhara等报道的磁分离技术分离CD19+和CD20+细胞的结果一致，Chatterjee等[39]用外源性凝血素修饰磁性Fe3O4微球和聚苯乙烯包裹白蛋白磁性微球，利用凝血素与红细胞良好的结合能力，快速高效地分离红细胞。 此外，磁性粒子分离癌细胞和正常细胞的动物实验也取得了成功。
3.1.2磁性氧化铁纳米材料在蛋白质和核酸分离中的应用
利用传统的生物技术(如溶剂萃取)分离蛋白质和核酸非常复杂，而磁分离技术是分离蛋白质、核酸等生物分子的一种方便有效的方法。目前，超顺磁性氧化铁纳米粒子在外磁场的作用下，已经广泛应用于蛋白质和核酸的分离。
刘等[41]在聚乙烯醇等表面活性剂存在下制备* * *磁性高分子微球，表面用乙二胺修饰，用于分离小鼠腹水抗体，获得了良好的分离效果。Xu等人[42]将多巴胺分子偶联在磁性氧化铁纳米颗粒表面，用于分离和纯化各种蛋白质。多巴胺分子有双齿二醇配体，可以与氧化铁纳米颗粒表面的不饱和Fe原子配位形成纳米颗粒？多巴胺复合物可进一步与氨三乙酸(NTA)偶联，能特异性螯合Ni+，对6×His标签的蛋白质的分离纯化表现出高度的特异性。刘等[43]用硅烷偶联剂(AEAPS)对核壳结构的SiO _ 2/fe2o _ 3复合粒子进行表面处理，研究了复合磁性粒子对牛血清白蛋白(BSA)的吸附作用。结果表明，BSA与磁性复合粒子通过化学键发生吸附，复合粒子对BSA的最大吸附量达到86 mg/g，在白蛋白的分离和固定化方面显示出巨大的应用潜力。Herdt等人[44]利用吸附/解离速度快的羧基修饰核壳(Fe3O4/PAA)磁性纳米粒子与Cu2+反应？亚氨基二乙酸(IDA)以* * *价交联，通过Cu2+与组氨酸的强亲和力实现组氨酸标记蛋白的选择性分离。分离过程如图2所示。
磁性纳米粒子也是核酸分子分离的理想载体[45]。DNA/mRNA含有单碱基错位，它们的富集和分离在人类疾病诊断和基因表达研究中起着至关重要的作用。赵等[46]合成了一种磁性纳米基因阱，用于痕量DNA/mRNA分子的富集、分离和检测。这种材料以磁性纳米颗粒为核心，包裹有生物相容性的二氧化硅保护层，表面偶联有抗菌蛋白。维生素H分子作为DNA分子的探针，能有效富集10-15 mol/L DNA/mRNA，并能实时监控产物。Tayor等人[47]通过硅酸钠水解和正硅酸乙酯水解制备了SiO _ 2/fe2o _ 3磁性纳米粒子，并分离了DNA。结果表明，SiO2功能化的Fe2O3磁性纳米粒子对DNA的吸附分离效果明显优于单独的Fe2O3磁性纳米粒子，但其吸附机理有待进一步研究。
3.2磁性氧化铁纳米材料在生物检测中的应用
3.2.1基于磁性的生物探测
磁性氧化铁纳米粒子因其独特的磁性取向、小尺寸效应和偶联基团的活性，以及其分离和富集作用，被广泛应用于生物检测领域。当检测目标是低含量的蛋白质分子时，聚合酶链式反应(PCR)无法放大信号，而磁性微球与有机染料或量子点荧光微球的结合，可以多元化地检测某些特定的蛋白质、细胞因子、抗原和核酸，从而实现信号放大功能。杨等[48]用一对分子探针分别连接荧光光学条形码(彩色)和磁珠(棕色)，对DNA(上图)和蛋白质(下图)生物分子进行靶向分析(图3)。如果目标DNA序列或蛋白质存在，它将与两个磁珠结合形成三明治结构。经过磁分离后，光学条形码可以在单个磁珠识别的水平上被分光光度计或流式细胞仪读取。该方法检测的目标分子是基于由数百万个荧光基团组成的微米级光学条形码信号的放大，其基因和蛋白质的检测极限可以达到amol/L的量级，甚至更低。
Nam等人[49]利用多孔颗粒法(每个颗粒可以填充大量条形码DNA)和基于金纳米颗粒的比色生物条形码检测技术检测人白细胞介素-2(IL？2)、检出限可达30 mol/L，比普通酶联免疫分析的灵敏度高3个数量级。Oh等[50]采用基于荧光的生物条形码扩增法检测前列腺特异性抗原(PSA)的水平，其检测限也低于300 mol/L，实现了快速检测。
在免疫分析中，磁性纳米颗粒被用作抗体的固体载体，颗粒上的抗体与特定抗原结合形成抗原抗体复合物。在磁力作用下，特异性抗原与其他物质分离，克服了放射免疫分析和酶联免疫分析的缺点。这种分离方法具有灵敏度高、检测速度快、特异性高、重复性好的优点。Yang等[51]采用反相微乳液法制备了粒径很小的二氧化硅Fe3O4磁性纳米粒子，这些高度单分散的磁性纳米粒子可以通过诱导生物分子用于酶的固定化和免疫分析。Lange等人[52]利用直接或夹心固相免疫分析(由生物素化的抗IgG抗体和通过轭连接链霉素的磁性纳米颗粒组成的夹心结构)和超导量子干涉法(SQUID)研究了它们在确定抗原和抗体相互作用中的应用。结果表明，结合的磁性纳米颗粒的弛豫信号特异性地依赖于抗原(人免疫球蛋白G，IgG)的量。通过这种磁弛豫免疫测定方法获得的结果与通过广泛使用的ELISA方法获得的结果相当。
由于磁性纳米粒子的独特性质，它们在生物传感器方面也有潜在的应用前景。范等[53]将检测对象的一抗偶联在磁珠上，二抗连接在金纳米颗粒上。反应后，HCl？NaCl？Br2将金氧化成Au3+,并催化鲁米诺化学发光。人免疫球蛋白G(IgG)的检测限可达2× 10-10 mol/L，实现了磁性纳米粒子。化学发光？免疫结合法用于IgG的生物传感器分析(图4)。
3.2.2酶的催化特性在生物检测中的应用
Cao等[54]发现Fe3O4磁性纳米粒子可以催化H2O2氧化3，3 '，5，5 '？四甲基联苯胺(TMB)，3，3 '？二氨基联苯胺四盐酸盐(DAB)和邻苯二胺(OPD)使其发生显色反应，具有辣根过氧化物酶样(HRP)活性(图5)，催化活性比同浓度的辣根过氧化物酶高40倍。而且Fe3O4磁性纳米粒子可以通过磁分离重复使用，显著降低了生物检测的实验成本，可用于检测多种生物分子。
葡萄糖氧化酶(GOx)和Fe3O4磁性纳米粒子用于催化葡萄糖的反应(见式(1)和(2))。用比色法检测葡萄糖，其检测灵敏度达到5×10-5 ~ 1×10-3mol/l。fe3o 4磁性纳米粒子制备简单、稳定性好、活性高、成本低，比普通酶更具竞争力，也为葡萄糖的检测提供了一种高灵敏度、高选择性的分析方法，在生物传感器的应用中显示出巨大的潜力，为糖尿病疾病的诊断提供了一种快速、灵敏的检测方法。然而，为了提高检测灵敏度，合成催化效率高的Fe3O4磁性纳米粒子和多功能磁性纳米粒子是关键。彭等[56]用电化学方法比较了不同尺寸Fe3O4纳米颗粒的催化活性，发现尺寸越小，磁性纳米颗粒的催化活性越高。王等[57]制备的单分散哑铃状Pt？Fe3O4纳米粒子由于其自身的尺寸和结构特点，可以更大程度地提高催化活性。我们的研究小组合成并表征了具有良好分散性和高磁性的氧化铁纳米粒子。利用其磁性和催化特性，已经实现了对诸如葡萄糖的生物分子的检测。该方法的检出限达到1 μmol/L，具有灵敏度高、操作简单、成本低等优点[58]。
总之，Fe3O4磁性氧化铁纳米粒子不仅具有显著的超顺磁性，而且具有类似辣根过氧化物酶的催化特性。利用过氧化物敏感染料可以设计一系列免疫分析模型(如乙肝病毒表面抗原[59]，因此超顺磁性纳米粒子在生物分离和免疫分析领域具有广阔的应用前景。
4结论
随着纳米技术的快速发展，磁性氧化铁纳米粒子的发展及其在生物医学、生物分析、生物检测等领域的潜在应用越来越受到重视，但同时也面临着许多挑战和问题。(1)构建和制备尺寸小、粒径均匀、分散性和生物相容性好、催化性能高的多功能磁性纳米粒子；(2)根据被检测生物分子的特性设计多功能磁性氧化铁纳米颗粒，实现高灵敏度和高特异性检测；(3)利用纳米氧化铁颗粒作为分子探针，进行实时、在线、原位、体内和细胞内生物分子检测。这些问题既是纳米材料在生物分子检测领域应用需要解决的难点，也是目前生物分子检测研究的热点和重点。
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