彭詩(shī)珍，黃啟同，甘 滔，李坊佐，張 翔，4

（1. 贛南醫(yī)學(xué)院2019級(jí)碩士研究生；2. 贛南醫(yī)學(xué)院心腦血管疾病防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3. 江西省醫(yī)用組織工程材料與生物制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4. 贛南醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，江西 贛州 341000）

隨著材料科學(xué)、納米技術(shù)和分子生物學(xué)的發(fā)展，生物醫(yī)用納米粒子在疾病診療中的應(yīng)用已成為現(xiàn)階段研究熱點(diǎn)之一［1］。作為生物醫(yī)用納米粒子中的明星材料，F(xiàn)e3O4納米粒子具有靈敏度高、功能多元化、生物相容性好、結(jié)合容量高等優(yōu)點(diǎn)［2］，尤其是Fe3O4具有較高的比表面積和量子尺寸效應(yīng)等特性，在磁分離的應(yīng)用中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，磁分離能快速、有效地捕獲目標(biāo)分子，是一種有望大規(guī)模應(yīng)用的生物分子分離、純化技術(shù)［3］。Fe3O4納米粒子因其生產(chǎn)成本低，前驅(qū)體豐富，密度高，在分離過(guò)程中具有巨大潛力［4］。經(jīng)表面功能化后的Fe3O4復(fù)合材料能通過(guò)配體、受體的特異性結(jié)合及外部磁場(chǎng)的吸附作用實(shí)現(xiàn)對(duì)特定細(xì)胞、細(xì)菌、DNA、蛋白質(zhì)、抗生素、病毒或生物活性分子的分離［5］。與其他傳統(tǒng)的分離方法（如離心、超濾、柱層析、電泳等）相比，磁分離具有特異性高、反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。不同的制備方法和表面修飾方法對(duì)Fe3O4納米粒子的形貌、尺寸、磁學(xué)性能等物理化學(xué)性質(zhì)有至關(guān)重要的影響，進(jìn)而影響Fe3O4納米粒子在磁分離領(lǐng)域中的應(yīng)用［6］。1973 年，ROBINSON P J 等［7］利用纖維素磁性微球固定化酶，首次將Fe3O4復(fù)合納米粒子用于生物磁分離領(lǐng)域。Fe3O4復(fù)合納米粒子是現(xiàn)階段磁分離材料研究熱點(diǎn)之一，本文總結(jié)了Fe3O4基復(fù)合納米材料在磁分離領(lǐng)域的研究進(jìn)展及亟待解決的問(wèn)題，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 Fe3O4基復(fù)合材料用于分離細(xì)胞

使用功能化的Fe3O4磁性納米粒子可對(duì)目標(biāo)細(xì)胞快速而溫和的分選和純化，特別適用于完整細(xì)胞的分離。循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs）與腫瘤疾病的發(fā)生和發(fā)展有密切聯(lián)系，循環(huán)腫瘤細(xì)胞是從腫瘤原發(fā)病灶脫落能隨著血液轉(zhuǎn)移至其他位置的腫瘤細(xì)胞［8］。醫(yī)學(xué)上可通過(guò)CTCs來(lái)了解患者腫瘤的基因特點(diǎn)，以開(kāi)展針對(duì)性治療［9］。其臨床應(yīng)用的難點(diǎn)是難以完整分離CTCs并保持其活性。傳統(tǒng)的CTCs分離方法是三色免疫熒光鑒定，其容易損傷CTCs，且易丟失細(xì)胞。利用CTCs 與正常血液細(xì)胞的物理性質(zhì)差異如尺寸及變形能力的差異將其分離，但因白細(xì)胞與其性質(zhì)相似導(dǎo)致獲得的產(chǎn)物純度較低，而磁分離技術(shù)能很好地克服這些困難［10］。XIAO L 等［11］開(kāi)發(fā)了一種利用核殼結(jié)構(gòu)Fe3O4@MnO2納米粒子捕獲活CTCs細(xì)胞的方法。經(jīng)上皮細(xì)胞黏附分子（EpCAM）抗體修飾的Fe3O4@MnO2納米粒子具有對(duì)EpCAM 特異性識(shí)別、磁驅(qū)動(dòng)細(xì)胞分離和草酸輔助細(xì)胞釋放的特點(diǎn)。此類(lèi)方法對(duì)靶細(xì)胞的損傷小，有助于實(shí)現(xiàn)腫瘤個(gè)性化治療。CUI X J 等［12］通過(guò)將ZnS：Mn2+量子點(diǎn)和Fe3O4納米粒子包裹在SiO2納米球中，之后再把腫瘤特異性抗EpCAM抗體生物偶聯(lián)到納米球表面，制備了一種多功能納米復(fù)合材料。這種材料能在幾分鐘內(nèi)從患者血液中捕獲CTCs，且捕獲效率高達(dá)98%。此外，細(xì)胞免疫復(fù)合物可以被ZnS：Mn2+量子點(diǎn)發(fā)出的黃橙光直接識(shí)別，從而標(biāo)記細(xì)胞。這種簡(jiǎn)單的方法對(duì)保持細(xì)胞活性具有重要意義，也使CTCs的無(wú)損檢測(cè)成為可能。WU S M 等［13］提出一種基于“Warburg 效應(yīng)”的CTCs 細(xì)胞檢測(cè)、分離新方法。他們制備了一種PEI（聚乙烯亞胺）功能化的Fe3O4納米粒子，PEI 在納米粒子表面修飾了蛋白質(zhì)電暈，能有效地捕獲結(jié)直腸癌患者血液樣本中的CTCs。此方法在癌癥診斷和預(yù)后方面顯示出良好前景，也為液體活檢提供一條新檢測(cè)途徑。RASHID Z 等［14］開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單、低成本的Fe3O4@SiO2@PMIDA［N-（膦酰甲基）亞氨基二乙酸］納米復(fù)合材料，這是一種能從人外周血的單個(gè)核細(xì)胞（PBMCs）中選擇性分離CD4陽(yáng)性T淋巴細(xì)胞的方法，研究結(jié)果表明，該方法具有很高的特異性及分離效率。QUYNH L M等［15］采用共沉淀法制備Fe3O4納米粒子，經(jīng)硼氫化鈉處理后得到Ag@Fe3O4納米粒子，并將其與CD34抗體進(jìn)行偶聯(lián)，利用該納米粒子成功從骨髓樣本中收集到CD34+干細(xì)胞。DUTTA CHOWDHURY A 等［16］成功制備了石墨烯量子點(diǎn)-伴刀豆球蛋白A（GQD-ConA@Fe3O4）Fe3O4納米復(fù)合材料，并探索其在癌細(xì)胞電化學(xué)檢測(cè)和pH響應(yīng)型藥物傳遞等方面的應(yīng)用。GQD-ConA@Fe3O4納米復(fù)合材料對(duì)腫瘤細(xì)胞具有高度特異性和較好的分離效率，為癌癥早期檢測(cè)和藥物控釋奠定了基礎(chǔ)，然而此材料與腫瘤細(xì)胞的結(jié)合并非可逆，因此難以重復(fù)使用。MIRI S S 等［17］成功制備聚丙烯醛-β-環(huán)糊精功能化的Fe3O4納米粒子（Fe3O4@PACD），并將帶熒光基團(tuán)的CD45 抗體固定其上，用于特異性分離CD45+細(xì)胞。進(jìn)一步研究表明，該Fe3O4納米復(fù)合材料還具有較好的酶固定化性能和較高的酶包封率，且易于分離，可重復(fù)使用。

2 Fe3O4基復(fù)合材料用于分離病原體

全世界每年約有1 500 萬(wàn)人死于由微生物引發(fā)的疾病，其中病毒和細(xì)菌感染是最主要的致病因素，精準(zhǔn)分離病原體是此類(lèi)疾病診療過(guò)程的關(guān)鍵，使用磁分離技術(shù)對(duì)致病微生物進(jìn)行分離可在具有高特異性的同時(shí)避免抗生素的使用和耐藥性的產(chǎn)生。FANG W J 等［18］制備了兩種擁有胺基官能團(tuán)的Fe3O4磁性納米顆粒，即Fe3O4@sSiO2-NH2（NHMNPs）和Fe3O4@sSiO2-PEI（PEI-MNP），以用于捕獲和分離表面帶負(fù)電的細(xì)菌，研究發(fā)現(xiàn)，相比于NHMNPs，PEI-MNP 因有更多帶正電的基團(tuán)，其對(duì)大腸桿菌BL21的捕獲能力提高了兩倍，且在低濃度下也能維持較高的細(xì)菌捕獲效率。ZHAO X H 等［19］采用共沉淀法制備Fe3O4@纖維素復(fù)合材料，用于纖維素菌的捕獲和分離，此納米復(fù)合材料可成功捕獲纖維素菌并保持其活性，捕獲完成后還可利用菌種降解纖維素的特點(diǎn)破壞Fe3O4@纖維素@細(xì)菌復(fù)合體，實(shí)現(xiàn)惰性微生物從群落中的分離。研究顯示，F(xiàn)e3O4@纖維素復(fù)合材料的平均粒徑為20 nm，飽和磁化強(qiáng)度為3.3～24.9 emu·g-1，分離效率達(dá)99.2%以上，這為纖維素分解菌的分離、研究和應(yīng)用開(kāi)啟了新的途徑。

食品工程是細(xì)菌磁分離的另一重要應(yīng)用領(lǐng)域，沙門(mén)氏菌是食品安全的首要風(fēng)險(xiǎn)因素。WANG L等［20］報(bào)道了一種新的磁柵分離方法，能有效地從大規(guī)模的樣品中分離出目標(biāo)細(xì)菌，并具有很高的靈敏度，可用于食源性致病菌的常規(guī)檢測(cè)，無(wú)需任何細(xì)菌的預(yù)富集。PAL M等［21］使用水熱法制備出一種鋅摻雜Fe3O4納米粒子（Zn-MNCs），并對(duì)其進(jìn)行了抗體修飾，用于捕獲和分離牛奶中的沙門(mén)氏菌。鋅位點(diǎn)的存在使半碎片抗體可通過(guò)強(qiáng)Zn-S 鍵直接固定在Zn-MNCs 上，避免與抗體偶聯(lián)之前繁瑣的多個(gè)分子官能化步驟，或用昂貴的貴金屬包覆，其檢出限為10 cfu·mL-1。GE N等［22］將（Fe3O4@CTS（殼聚糖）納米粒子包覆滅活的C.utilis CICC1769細(xì)胞，作為一種新型生物吸附劑用于去除橙汁中的棒曲霉素，效率可達(dá)90%以上，在果汁脫毒方面有很好的應(yīng)用前景。JAROSLAVA J 等［23］成功利用分子印跡磁性顆粒從復(fù)雜的食品樣品中分離和檢測(cè)金黃色葡萄球菌。他們以多巴胺為功能單體，用熒光顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)，研究了分子印跡聚合物（MIP）的制備條件、聚合物層的吸附性能、吸附動(dòng)力學(xué)和選擇性。并對(duì)患有乳房炎奶牛的原料奶進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)牛奶中細(xì)菌的檢測(cè)限度為1×103cfu·mL-1。ZHOU Z H 等［24］提出了一種磁輔助表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）標(biāo)記免疫測(cè)定法，通過(guò)使用基于游離抗體標(biāo)記和葡萄球菌蛋白A（PA）-SERS 標(biāo)簽的方法可檢測(cè)多種致病細(xì)菌，如大腸桿菌、李斯特菌、鼠傷寒沙門(mén)氏菌。適配子功能化Fe3O4@Au納米粒子在富集靶細(xì)菌后，可利用游離抗體特異性標(biāo)記靶細(xì)菌并提供許多Fc區(qū)位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)PA-SERS 標(biāo)簽取向依賴(lài)性結(jié)合。研究表明，該生物傳感器具有成本低廉、穩(wěn)定性好、靈敏度高等明顯優(yōu)勢(shì)。

自20世紀(jì)以來(lái)，病毒感染一直是大多數(shù)流行病的主要原因，如流行性感冒（H1N1）、高致病性禽流感（H5N1）、中東呼吸綜合征（MERS-CoV）、重癥急性呼吸綜合征（SARS）以及最近造成全球恐慌、傳染性極強(qiáng)的新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）等，這些病毒一直威脅著公共健康，并嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。傳統(tǒng)的病毒感染檢測(cè)方法有抗體/抗原試驗(yàn)或核酸擴(kuò)增方法、病毒抗原/抗體檢測(cè)方法包括酶免疫測(cè)定法（EIA）、熒光抗體（FA）染色和免疫過(guò)氧化物酶染色等。然而，這些傳統(tǒng)方法耗時(shí)長(zhǎng)，操作復(fù)雜，需要大型設(shè)備，成本昂貴，有些方法假陽(yáng)性和假陰性率較高，影響臨床診斷準(zhǔn)確率。最近利用寡核苷酸鏈、抗體或蛋白對(duì)納米Fe3O4進(jìn)行修飾，使之能與病毒特異性結(jié)合以實(shí)現(xiàn)病毒定性檢測(cè)和分離的技術(shù)取得了重大進(jìn)展。

WANG C W 等［25］開(kāi)發(fā)了一種基于表面增強(qiáng)拉曼散射的橫向流動(dòng)免疫分析試紙條，通過(guò)使用Fe3O4@Ag 納米粒子作為磁性SERS（表面增強(qiáng)拉曼散射）納米標(biāo)簽可同時(shí)高效、定量地檢測(cè)甲型H1N1流感病毒和人腺病毒（HAdV）?；谶@種策略，磁SERS條可直接用于真實(shí)的生物樣品，而無(wú)需任何樣品預(yù)處理步驟。LUO L H 等［26］研制了一種快速檢測(cè)JEV（流行性乙型腦炎病毒）的磁表面分子印跡共振光散射傳感器。他們選擇Fe3O4微球作為硅包覆的印跡基底，氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）作為功能單體，通過(guò)正硅酸四乙酯（TEOS）的聚合過(guò)程固定模板分子。印跡顆?？煽焖龠x擇性地捕獲目標(biāo)病毒JEV，導(dǎo)致激光誘導(dǎo)熒光強(qiáng)度增加，有望在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)快速、靈敏地JEV檢測(cè)。ALI Z等［27］開(kāi)發(fā)了一種基于化學(xué)發(fā)光的單步DNA 雜交方法，可同時(shí)檢測(cè)多種病原體。他們成功地使用這種方法在基于RT-PCR 反應(yīng)的多重檢測(cè)方案中檢測(cè)了乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV）和人類(lèi)免疫缺陷病毒（HIV）。結(jié)果表明，多重系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度與單一系統(tǒng)中檢測(cè)這些病毒時(shí)的效率是近似的。

3 Fe3O4基復(fù)合材料用于分離核酸

核酸是分子生物學(xué)研究的核心要素之一，傳統(tǒng)的核酸分離需使用苯酚、氯仿等有毒試劑，且操作復(fù)雜，純度和產(chǎn)率也較低。開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、高效的核酸分離新方法是研究熱點(diǎn)之一。磁分離技術(shù)不使用有毒試劑，可同時(shí)處理多個(gè)樣品，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，特別適用于微量核酸樣品的提取。FAN Q Q等［28］采用一種新穎的三步接枝法，極大增加了Fe3O4納米粒子表面的反應(yīng)基團(tuán)數(shù)量，與傳統(tǒng)涂覆方法相比，該方法制備的粒子具有良好的表面形態(tài)，均勻的粒徑分布以及優(yōu)異的分散性和磁性。在提取質(zhì)粒DNA 時(shí)，采用此方法制備的納米粒子相比于商品化的磁珠，具有更好的DNA 富集能力和更高的洗脫效率。DUTTA CHOWDHURY A 等［29］制備了一種雙功能Au-Fe3O4納米探針，能在磁場(chǎng)作用下高效地從DNA-蛋白質(zhì)混合物中特異性地分離出目標(biāo)DNA 片段，結(jié)果表明，使用此新型DNA 分離方法可保持分離后蛋白質(zhì)和DNA 的生物活性，為蛋白質(zhì)和DNA無(wú)損分離提供了新方法。但上述核酸分離方法，都僅限于小體積的樣品分離。PEARLMAN S I 等［30］開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單、低成本的核酸提取方法，適用于從大樣本中分離和濃縮核酸。該方法使用磁珠、轉(zhuǎn)移吸管、鋼絲和外部磁鐵實(shí)現(xiàn)高梯度磁分離（HGMS），以將核酸磁珠復(fù)合物保留在設(shè)備的鋼絲基質(zhì)中，用于后續(xù)處理步驟。這種基于HGMS的提取方法為核酸提取提供了一種強(qiáng)大的免儀器方法，適合于實(shí)驗(yàn)室資源不充分時(shí)的核酸檢測(cè)。

LI S 等［31］設(shè)計(jì)了一種基于AuMNP 陣列和雙色單堿基延伸的高通量、自動(dòng)化的SNPs 基因分型方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要對(duì)PCR 產(chǎn)物進(jìn)行純化和復(fù)雜還原，簡(jiǎn)化了檢測(cè)過(guò)程，提高了自動(dòng)化的潛力。隨后他們又設(shè)計(jì)了一種高通量SNP 基因分型的通用標(biāo)記，一端為等位基因特異性探針，中間連接11 個(gè)Polyt 堿基。另一端連接Cy3 或Cy5 標(biāo)記的萬(wàn)能探測(cè)器。通過(guò)檢測(cè)熒光信號(hào)區(qū)分樣本的基因型。采用通用標(biāo)記探針技術(shù)，利用一對(duì)熒光標(biāo)記探針檢測(cè)多個(gè)SNP位點(diǎn)的分型，顯著降低了分型成本。

4 Fe3O4基復(fù)合材料用于分離蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)組學(xué)是后基因組時(shí)代生命科學(xué)研究熱點(diǎn)之一，蛋白質(zhì)或肽的分離、純化及活性維持是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的關(guān)鍵［32］。傳統(tǒng)蛋白質(zhì)分離方法通常將特定配體固定，利用配體與蛋白質(zhì)的特異性結(jié)合實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分離，而利用磁分離技術(shù)對(duì)目標(biāo)蛋白進(jìn)行提取和純化可減少?gòu)?fù)雜的下游處理，節(jié)約成本的同時(shí)更加綠色環(huán)保。

分離是重組生產(chǎn)的重要步驟，TAVAKOLI Z等［33］從畢赤酵母中制備了重組人生長(zhǎng)激素，并在磁性納米顆粒表面提供了類(lèi)似于色譜柱的表面，用于蛋白質(zhì)分離。他們采用共沉淀法制備了Fe3O4磁芯，為了提高蛋白質(zhì)的利用率，在其表面包覆了二氧化硅并進(jìn)行了胺的官能化。結(jié)果表明，二氧化硅包覆后的納米粒子吸附能力顯著提高。胺功能化納米顆粒的最大吸附容量為235.21 μg·mg-1，洗脫后蛋白質(zhì)濃度為476 mg·mL-1，說(shuō)明功能化磁性介孔二氧化硅納米顆粒可作為分離重組蛋白的理想材料。

組蛋白標(biāo)記蛋白質(zhì)是蛋白質(zhì)純化和檢測(cè)的常用方式之一，它是由6～10個(gè)組氨酸殘基構(gòu)成的一個(gè)標(biāo)簽，易被蛋白表面的特異性抗體識(shí)別［34］。且將其融合至重組蛋白后，不會(huì)影響蛋白的結(jié)構(gòu)與功能特性。以前一般使用柱層析的方式提純，但這種方法存在幾個(gè)缺陷。一是它對(duì)上樣的液體要求比較高，必須清除細(xì)胞碎片和雜質(zhì)，以防阻塞柱子。二是它需精確控制上樣速率，以免壓力過(guò)高，造成柱子破裂。因此近幾年，磁性微球的分離方式成為了分離組蛋白標(biāo)記蛋白質(zhì)的熱門(mén)方法。GUO H L 等［35］利用聚丙烯酰胺（PAM）和丙烯酸在Fe3O4納米粒子懸液中的共聚反應(yīng)，制備得到表面帶有羧基的Fe3O4@PAM納米粒子，并通過(guò)EDC（3-二甲基氨基丙基-碳二亞胺鹽酸鹽）和NHS（N-羥基琥珀酰亞胺）將氨基三乙酸（NTA）化學(xué)交聯(lián)到Fe3O4@PAM 納米粒子表面，再將Ni2+離子負(fù)載于其上，制得Fe3O4@PAM@NTA-Ni2+納米復(fù)合材料，其中Ni2+離子為組氨酸標(biāo)記的綠色熒光蛋白提供了連接位點(diǎn)，在外加磁場(chǎng)作用下，可高效地將蛋白從溶液中分離，四次循環(huán)使用后，該納米粒子仍能維持極高的蛋白分離效率，顯示出良好的應(yīng)用潛力。SHI S 等［36］設(shè)計(jì)并制備了一種高效的磁性層狀雙氫氧化物納米吸附劑（Fe3O4@NiFe），經(jīng)三偏甲酸活化后，其表面的Ni2+離子能與富含組氨酸的蛋白質(zhì)特異性結(jié)合，在牛血紅蛋白分離實(shí)驗(yàn)中，該納米粒子具有良好的選擇性和很高的結(jié)合容量，優(yōu)于已報(bào)道的其他磁性吸附劑。沉淀法和磁選法是兩種已被證明能從復(fù)雜介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)純化的技術(shù)，但從未協(xié)同使用過(guò)。為了從粗提物中直接捕獲抗體，SANTOS R D 等［37］提出了一種結(jié)合沉淀和磁分離的新方法，并將其命名為親和磁沉淀（affinity magnetic precipitation）。以PEG3350為沉淀劑，在4 ℃下沉淀1 小時(shí)，血漿多克隆抗體純度可達(dá)80%，回收率為50%，細(xì)胞培養(yǎng)上清液中抗腫瘤壞死因子α 單抗純度為99%，回收率為97%。結(jié)果表明，沉淀和磁分離的協(xié)同作用是一種有效捕獲抗體的替代方案。

酶是活細(xì)胞中產(chǎn)生的具有特異性和催化活性的蛋白質(zhì)，其穩(wěn)定性較差，易在分離、回收過(guò)程中失活，使得酶分離和回收尤為困難。為了克服這些困難，固定化酶技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。固定化酶在一定的溫度和pH值范圍內(nèi)都比游離酶更穩(wěn)定。NOMA S A A等［38］用酸性和堿性官能團(tuán)修飾磁性納米顆粒并探究了其對(duì)L-天冬酰胺酶（ASNase）的固定化效果，制備了氨基化（Fe3O4/SiO2/NH2）和羧基化（Fe3O4/SiO2/COOH）粒子。結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4/SiO2/NH2粒子與ASNase 之間的共價(jià)相互作用具有較高的固定化率和催化效率。XIAO M L 等［39］采用共沉淀法制備了Fe3O4磁性納米粒子，之后采用光化學(xué)交聯(lián)的方法將發(fā)酵酶共價(jià)結(jié)合在絲素蛋白（SF）/Fe3O4微球表面，制備出一種性能良好的生物催化劑，結(jié)果表明，此固定化酶在酶解酵母細(xì)胞壁之后仍能保持良好的活性和穩(wěn)定性，并且可通過(guò)磁選回收以重復(fù)使用。

磁分離技術(shù)另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是食品工業(yè)。目前已有多種乳清蛋白的分離純化方法，如牛血清白蛋白、溶菌酶、乳鐵蛋白、乳過(guò)氧化物酶、α 乳白蛋白和β-乳球蛋白等。此外，磁分離技術(shù)還能分離葡萄酒中的蛋白質(zhì)，且不會(huì)影響酒的口感和風(fēng)味［40］。ZHANG B 等［41］開(kāi)發(fā)了一種基于上轉(zhuǎn)換納米顆粒（UCNPs）的熒光免疫分析方法，能同時(shí)檢測(cè)食品中的酪胺和組胺。他們將抗酪胺抗體和抗組胺抗體分別與NaYF4Yb，Tm 和NaYF4Yb，Er的UCNPs連接，作為多色信號(hào)探針。將酪胺和組胺包被抗原分別連接到磁性微球上作為捕獲探針。這種方法在快速、有效地檢測(cè)多種食品風(fēng)險(xiǎn)因素方面具有潛在的應(yīng)用前景。

5 Fe3O4基復(fù)合材料用于分離其他生物活性分子

使用人血清白蛋白、牛血清白蛋白和His 標(biāo)記的蛋白質(zhì)對(duì)Fe3O4進(jìn)行功能化，可用于篩選和鑒定生物活性化合物，如抗生素、激素、藥物等［42］。近年來(lái)，由于抗生素和激素的濫用，導(dǎo)致水生系統(tǒng)受到嚴(yán)重污染，帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題，嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展［43］。PAKZAD K 等［44］合成的Fe3O4@CuO 納米粒子是抗生素的有效吸附劑，其對(duì)甲硝唑、環(huán)丙沙星和頭孢氨芐抗生素的最高去除率分別為89%、94%和96%。JIANG R R等［45］通過(guò)一種簡(jiǎn)便方法成功合成了Fe3O4量子點(diǎn)復(fù)合BiOCl/BiVO4的p-n 異質(zhì)結(jié)，其能在可見(jiàn)光的催化下去除四種常見(jiàn)廣譜抗生素，具有優(yōu)異的光催化活性。這項(xiàng)工作有望廣泛應(yīng)用于廣譜抗生素的去除。DRISHTI D等［46］使用化學(xué)共沉淀法合成的Fe3O4/活性炭磁性納米復(fù)合材料用于廢水處理，其能同時(shí)處理含有EDCs和重金屬的工業(yè)廢水，尤其是對(duì)水體中雙酚A 的去除效果特別顯著。

6 小結(jié)與展望

磁分離為生物大分子的分離提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、高效的途徑，許多使用傳統(tǒng)技術(shù)難以分離的物質(zhì)可借助磁分離的方法實(shí)現(xiàn)特異性分離。本文對(duì)Fe3O4基復(fù)合材料在生物磁分離中的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)，列舉了一些不同功能化的Fe3O4基復(fù)合材料對(duì)各類(lèi)生物分子的磁分離效果。但其實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用中仍然存在一些亟待解決的問(wèn)題：①需要開(kāi)發(fā)出更加簡(jiǎn)易、靈活的分離裝置代替現(xiàn)有提純?cè)O(shè)備。②如果在分離的過(guò)程中可直接濃縮和提純，則磁分離的應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)更加廣泛。③增加磁珠循環(huán)利用次數(shù)，延長(zhǎng)其使用壽命可極大降低磁分離成本。④實(shí)現(xiàn)大規(guī)模大樣本量的工業(yè)化磁分離。⑤優(yōu)化納米粒子的形狀、尺寸并對(duì)其進(jìn)行合理的表面修飾以獲得高產(chǎn)率和高特異性的同時(shí)避免納米粒子的團(tuán)聚并降低其生物毒性。Fe3O4納米粒子的球面幾何結(jié)構(gòu)在各種潛在的應(yīng)用中顯示出局限性，與球形Fe3O4納米粒子相比，F(xiàn)e3O4納米線在實(shí)現(xiàn)磁性和表面化學(xué)延長(zhǎng)性方面具有更大的自由度，可獲得更加多樣的生物領(lǐng)域應(yīng)用。相信隨著納米技術(shù)的發(fā)展和表面修飾方法的進(jìn)步，磁分離技術(shù)必將朝著更好靶向性和更高分離效率的方向發(fā)展。