納米微粒的尺寸一般比生物體內(nèi)的細(xì)胞,、紅血球小得多,，這就為生物學(xué)研究提供了一個新的研究途徑,，即利用納米微粒進(jìn)行細(xì)胞分離、細(xì)胞染色及利用納米微粒制成特殊藥物或新型抗體進(jìn)行局部定向治療等,。關(guān)于這方面的研究現(xiàn)在處于初始階段,，但卻有廣闊的應(yīng)用前景。

　　細(xì)胞分離
 
　　生物細(xì)胞分離是生物細(xì)胞學(xué)研究中一種十分重要的技術(shù),，它關(guān)系到研究所需要的細(xì)胞標(biāo)本能不能快速獲得的關(guān)鍵問題,。這種細(xì)胞分離技術(shù)在醫(yī)療臨床診斷上有廣闊的應(yīng)用前景。例如,，在婦女懷孕8星期左右,，其血液中就開始出現(xiàn)非常少量的胎兒細(xì)胞，為判斷胎兒是否有遺傳缺陷,過去常常采用價(jià)格昂貴并對人身有害的技術(shù),，如羊水診斷等,。用納米微粒很容易將血樣中極少量胎兒細(xì)胞分離出來，方法簡便,，價(jià)錢便宜,，并能準(zhǔn)確地判斷胎兒細(xì)胞是否有遺傳缺陷。美國等先進(jìn)國家已采用這種技術(shù)用于臨床診斷,。癌癥的早期診斷一直是醫(yī)學(xué)界急待解決的難題,。美國科學(xué)家利貝蒂指出，利用納米微粒進(jìn)行細(xì)胞分離技術(shù)很可能在腫瘤早期的血液中檢查出癌細(xì)胞,，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療,。同時(shí)他們還正在研究實(shí)現(xiàn)用納米微粒檢查血液中的心肌蛋白，以幫助治療心臟病,。納米細(xì)胞分離技術(shù)將給人們帶來福音,。以往的細(xì)胞分離技術(shù)主要采用離心法，利用密度梯度原理進(jìn)行分離,，時(shí)間長效果差。80年代初,，人們開始利用納米微粒進(jìn)行細(xì)胞分離,，建立了用納米SiO2微粒實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分離的新技術(shù)。其基本原理和過程是：先制備SiO2納米微粒,，尺寸控制在15～20nm,，結(jié)構(gòu)一般為非晶態(tài)，再將其表面包覆單分子層,，包覆層的選擇主要依據(jù)所要分離的細(xì)胞種類而定,，一般選擇與所要分離細(xì)胞有親和作用的物質(zhì)作為附著層。這種Si02納米粒子包覆后所形成復(fù)合體的尺寸約為30nm,。第二步是制取含有多種細(xì)胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液,，適當(dāng)控制膠體溶液濃度,。第三步是將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細(xì)胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，再通過離心技術(shù),，利用密度梯度原理,，使所需要的細(xì)胞很快分離出來。此方法的優(yōu)點(diǎn)是：
 
　　1．易形成密度梯度,。納米包覆體尺寸約30nm,，因而膠體溶液在離心作用下很容易產(chǎn)生密度梯度.

　　2．易實(shí)現(xiàn)納米Sio2粒子與細(xì)胞的分離。這是因?yàn)榧{米SiO2微粒是屬于無機(jī)玻璃的范疇性能穩(wěn)定,，一般不與膠體溶液和生物溶液反應(yīng),，既不會沾污生物細(xì)胞，也容易把它們分開,。

　　細(xì)胞內(nèi)部染色
 
　　細(xì)胞內(nèi)部的染色對用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡研究細(xì)胞內(nèi)各種組織是十分重要的一種技術(shù),。它在研究細(xì)胞生物學(xué)中占有極為重要的作用。細(xì)胞中存在各種器官和細(xì)絲,。器官有線粒體,、核和小胞腔等。細(xì)絲主要有三種,，直徑約為6—20nm,。它們縱橫交錯在細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成了細(xì)胞骨骼體系，而這種組織保持了細(xì)胞的形態(tài),，控制細(xì)胞的變化,、運(yùn)動、分裂,、細(xì)胞內(nèi)器官的移動和原生質(zhì)流動等,。未加染色的細(xì)胞由于襯度很低，很難用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡進(jìn)行觀察,，細(xì)胞內(nèi)的器官和骨骼體系很難觀察和分辨,為了解決這一問題,，物理學(xué)家已經(jīng)發(fā)展了幾種染色技術(shù)。如熒抗體法,、鐵蛋白抗體法和過氧化物酶染色法等,，目的是提高用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察細(xì)胞組織的襯度。隨著細(xì)胞學(xué)研究的發(fā)展,，要求進(jìn)一步提高觀察細(xì)胞內(nèi)組織的分辨率,，這就需要尋找新的染色方法。納米微粒的出現(xiàn),，為建立新的染色技術(shù)提供了新·的途徑,。最近比利時(shí)的德梅博士等人采用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或者檸檬酸鈉把金從氯化金酸(HAuCl‘)水溶液中還原出來形成金納米粒子，粒徑的尺寸范圍是3—40nm,。接著制備金納米粒子—抗體的復(fù)合體,，具體方法是將金超微粒與預(yù)先精制的抗體或單克隆抗體混合。這里選擇抗體的類型是制備復(fù)合體的重要一環(huán),，不同的抗體對細(xì)胞內(nèi)各種器官和骨gS組織敏感程度和親和力有很大的差別,。我們可以根據(jù)這些差別制備多種金納米粒子—抗體的復(fù)合體，而這些復(fù)合體分別與細(xì)胞內(nèi)各種器官和骨骼系統(tǒng)相結(jié)合,，就相當(dāng)于給各種組織貼上了標(biāo)簽,。由于它們在光 學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡下襯度差別很大，這就很容易分辨各種組織,。這就是利用納米粒子進(jìn)行細(xì)胞染色技術(shù),。
 
　　大量研究表明，納米微粒與抗體的結(jié)合并不是共價(jià)鍵而是弱庫侖作用的離子鍵,，因此制造穩(wěn)定的復(fù)合體工藝比較復(fù)雜,，但選 擇適當(dāng)條件是可以制造多種納米微粒一抗體的穩(wěn)定復(fù)合體。細(xì)胞染色的原理與金屬金的超微粒子光學(xué)特性有關(guān),。一般來說,，超微粒子的光吸收和光散射很可能在顯微鏡下呈現(xiàn)自己的特征顏色，由于納米微粒尺寸小,，電子能級發(fā)生分裂,，能級之間的間距與粒徑大小有關(guān)，由于從低能級的躍遷很可能吸收某種波長的光,，納米微粒的龐大比表面中原子的振動模式與顆粒內(nèi)部不同,，它的等離子共振也會產(chǎn)生對某種波長的光的吸收，納米粒于與抗體之間的界面也會對某種波長光的吸收產(chǎn)生影響,。由于上述幾種原因,，
 
　　金納米粒子—抗體復(fù)合體在白光或單色光照射下就會呈現(xiàn)某種特定的顏色。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí),，對10nm直徑以上的金納米粒子在光學(xué)顯微鏡的明場下可觀察到它的顏色為紅色,。

　　表面包敷的磁性納米粒子在藥物上的應(yīng)用
 
　　磁性納米粒子表面涂覆高分子，在外部再與蛋白相結(jié)合可以注入生物體中,，這種技術(shù)目前尚在實(shí)驗(yàn)階段,，已通過了動物臨床 實(shí)驗(yàn)。這種載有高分子和蛋白的磁性納米粒子作為藥物的載體,，然后靜脈注射到動物體內(nèi)(小鼠、白兔等),，在外加磁場2125)4 10’／冗(A／m)下通過納米微粒的磁性導(dǎo)航,，使其移向病變部位，達(dá)到定向治療的目的。這就是磁性超微粒子在藥物學(xué)應(yīng)用的基本原理,。
 
　　這里最重要的是選擇一種生物活性劑,，根據(jù)癌細(xì)胞和正常細(xì)胞表面糖鏈的差異，使這種生物活性劑僅僅與癌細(xì)胞有親和力而對正常細(xì)胞不敏感,，表面包覆高分子的磁性納米微粒載有這種活性劑就會達(dá)到治療的目的,。動物臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)，帶有磁性的納米微粒是發(fā)展這種技術(shù)的最有前途的對象(純金屑N5,、Co磁性納米粒子由于有致癌作用,，不宜使用)， 例如10—50nm的Fe3o4的磁性粒子表面包覆甲基丙烯酸,，尺寸約為200nm,，這種亞微米級的粒子攜帶蛋白、抗體和藥物可以用于癌癥的診斷和治療,。這種局部治療效果好,，副作用少，很可能成為您癥的治療方向,。但目前還存在不少的問題,，影響這種技術(shù)在人體的應(yīng)用。如何避免包覆的高分子層在生物體中的分解,，是今后應(yīng)該加以研究的問題,。
 
　　磁性納米粒子在分離癌細(xì)胞和正常細(xì)胞方面經(jīng)動物臨床試驗(yàn)已獲成功，顯示出了引人注目的應(yīng)用前景,。我們知道,，癌癥、腫瘤手術(shù)后要進(jìn)行放射性輻照,，以殺死殘存的癌細(xì)胞,，但與此同時(shí)大面積輻照也會使正常細(xì)胞受到傷害，尤其是會使對生命極端重要的具有造血功能和免疫系統(tǒng)的骨髓細(xì)胞受損害,，所以在輻照治療前將骨髓抽出,，輻照后再重新注入，但在較多的情況下癌細(xì)胞已擴(kuò)散到骨助中,，因此在把癌細(xì)胞從骨髓液中分離出來是至關(guān)重要的,，否則將含有癌細(xì)胞的骨髓液注回輻照治療后的骨髓中還會舊病復(fù)發(fā)。
 
　　利用磁性超微粒子分離癌細(xì)胞的技術(shù)主要采取約50nm的Fe304‘納米粒子,，包覆聚苯乙烯后直徑為3μm,，用于小鼠骨髓液中癌細(xì)胞分離的實(shí)驗(yàn)，具體過程如圖4-8所示,。首先從羊身上取出抗小鼠Fc抗體(免疫球蛋白),，然后與上述磁性粒子的包覆物相結(jié)合，如圖4-8A所示。將小鼠帶有正常細(xì)胞和癌細(xì)胞的骨髓液取出,，加入小鼠雜種產(chǎn)生的抗神經(jīng)母細(xì)胞瘤(尚未徹底分化的癌化神經(jīng)細(xì)胞)單克隆抗體,，此抗體只與骨髓液中的癌細(xì)胞結(jié)合。最后將抗體和包覆層的磁性粒子放入骨髓液中,，它只與攜帶抗體的癌細(xì)胞相結(jié)合,。而利用磁分離裝置很容易將癌細(xì)胞從骨髓中分離出來，其分離度達(dá)99．9％以上,。
 
　　最近倫敦的兒科醫(yī)院,、挪威工科大學(xué)和美國噴氣推進(jìn)研究所等利用這種技術(shù)成功地進(jìn)行了人體骨髓液癌細(xì)胞的分離來治療病患者。