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高分子磁性微球在生物化学的应用

2019.9.06

高分子磁性微球是指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性颗粒结合起来形成的具有一定磁性的高分子微球。高分子磁性微球在生物化学中有广阔的应用前景。

一. 固定化酶

    固定化酶是指利用物理吸附或化学结合法将自由酶固定到载体上，以提高酶的操作稳定性和反复回收利用酶的技术。
    游离酶在生物化学和生物医用化学方面的应用往往不尽如人意, 而将酶固定在磁性载体上则有许多有点：可以提高酶的热稳定性、存放稳定性和操作稳定性; 改善酶的生物相容性、免疫活性、亲疏水性；固定化酶从反应体系中分离和回收简便，可重复使用，而且产物不受污染易于精制；若将多种酶结合在微球上还可进行多酶反应；可利用外部磁场控制磁性材料固定化酶的运动和方向，从而代替传统的机械搅拌方式，提高固定化酶的催化效率；固定化酶再生性好, 使用效率高；可用于连续生产，降低生产成本；可在外加磁场作用下快速分离，适于大规模连续化操作。
    一般来说, 磁性载体的性质对固定化酶的应用十分重要, 它需满足一定的条件:

    1. 磁响应性要好;
    2. 可与生物相容;
    3. 能够提供足够大的表面积, 使酶反应顺利进行, 降低反应基质和产物的分散限制;
    4. 有一定的机械强度;
    5. 具有再使用性;
    6. 带有反应性的功能基团。

    高分子磁性微球作为固定化酶的载体，已显示出优异的吸附性能、良好的操作稳定性及较高的固定效果等优点，但由于酶在磁性高分子微球表面的缠结、取向等因素，其稳定性和活性往往会降低。
    Iman等人将磁性聚苯乙烯微球加入脲酶的磷酸缓冲液中，35℃下水浴搅拌150min，得到固定化酶，这种微球在外部磁场的作用下在流动反应器中可以不停地运动，磁性微球对弱磁场有较好的响应性，而且本身不会聚集。

二. 免疫分析及测定

    免疫分析在现代生物分析技术中是一种重要的方法，它对蛋白质、抗原、抗体及细胞的定量分析发挥着巨大作用。磁性高分子微球用于免疫分析，其原理是在磁性高分子微球表面接枝定向吸附于细菌的抗体，并利用它与原液混合、沉降，在磁场作用下分离、提纯，得到吸附于磁性高分子微球上的活细菌。磁性高分子微球可偶联抗体分离带特定抗原的免疫细胞，利用磁性高分子微球结合的抗原或抗体进行免疫分析，具有特异性高、分离快、重现性好等特点。

三. 生物化学合成

    以磁性高分子微球为载体的固相有机合成技术，不仅可充分发挥固相合成的优势，而且在反应完成后，可迅速地将目标产物从剩余反应物、副产物及溶剂中方便地分离出来，且不影响产物的性质与纯度。

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周锦帆