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磁珠，又被稱之為超順磁性微球，或者磁性微球，是繼膠體金、聚苯乙烯微球之后，微納米材料及微納米技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的杰出“代表”。磁性微球廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，藥物載體、蛋白純化、細(xì)胞分離、以及化學(xué)發(fā)光。

特別是化學(xué)發(fā)光，可以說，磁性微球是實(shí)現(xiàn)全自動化學(xué)發(fā)光檢測的基石，是全自動化學(xué)發(fā)光檢測試劑必不可少的原料，也是化學(xué)發(fā)光檢測試劑的主要成本之一。

圖源：the best guide for the useof magnetic beads in CLIA.

那么，什么是超順磁性微球呢？你們“見過”磁性微球嗎？本期我們一起來解開磁性微球的神秘“面紗”，看看各廠家磁性微球到底長什么樣？（文末有高清圖）

超順磁性微球

超順磁性是一種納米效應(yīng)，當(dāng)鐵磁性材料尺寸足夠小，被外磁場磁化后的磁取向力無法抵抗熱擾動的干擾而失去磁性。簡單來說，就是當(dāng)有外界磁場時(shí)，磁性微球被磁化而具有磁性，外磁場消失后，磁性微球則沒有磁性。這種特性使得磁性微球具有能夠在磁場環(huán)境下聚集，去掉磁場后，又重新分散的能力，是一種接近完美的生物分離載體。

△基于磁性微球的化學(xué)發(fā)光檢測示意圖/Sysmex

超順磁性微球的粒徑一般在500nm-5μm之間的聚合物微球。實(shí)際上磁性微球一般是由尺寸更小的磁性納米顆粒（10nm左右）聚集而成，因?yàn)橹挥羞_(dá)到納米級別，材料才會表現(xiàn)出超順磁性，而粒徑只有在200nm以上，才會有足夠的磁場作用力，實(shí)現(xiàn)生物分離。

磁性微球的種類是多種多樣的，按照粒徑分，有幾百納米的亞微米磁性微球，幾微米的微米微球；按照結(jié)構(gòu)可分為核殼結(jié)構(gòu)微球，多層核殼結(jié)構(gòu)微球等；按照表面官能團(tuán)，又可分為羧基磁珠，氨基磁珠，硅羥基磁珠，甲苯磺?；⑶虻取?/span>

化學(xué)發(fā)光常用的磁性微球粒徑多在1μm到5μm之間，表面官能團(tuán)為羧基，氨基，甲苯磺?；?，磁性物質(zhì)含量在20%到60%之間。

Dynabeads

作為微球界當(dāng)之無愧的霸主，可以說Dynabeads引領(lǐng)了整個(gè)磁性微球的發(fā)展，其系列微球，M-270，M-280，以及Myone是磁性微球的標(biāo)桿。1976年，挪威科學(xué)家John Ugelstad首次合成出統(tǒng)一粒徑的標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯微球——此前只有NASA在太空無重力條件下才能實(shí)現(xiàn)。Dynal公司進(jìn)一步將工藝優(yōu)化，減小了批次間差異，并且實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。隨后在此基礎(chǔ)上，開發(fā)出粒徑均一的磁性微球。

Dynabeads的制備過程，首先制備出多孔的聚苯乙烯微球，隨后將8-10nm的氧化鐵納米顆粒封存在聚苯乙烯微球內(nèi)部以及表面，隨后用聚合物進(jìn)行表面封裝，防止氧化鐵納米顆粒泄露，最后進(jìn)行表面功能化修飾，修飾基團(tuán)包括羧基、氨基、環(huán)氧基以及甲苯磺?；取?/span>

目前，Dynabeads常規(guī)尺寸為4.5μm，2.8μm，1μm，分別命名為M-450，M-280/M270，Myone。其中M-450常用于細(xì)胞分離，M-280/M270和Myone系列被更多地用于體外診斷。

△Dynabeads三種規(guī)格磁珠基本性質(zhì)

從表中我們可以看到，Dynabeads的粒徑分布極為均一。

羅氏診斷的Elecsys? 電化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)用的所有磁性微球都由Dynabeads提供。他們的合作在1996年，Elecsys平臺剛開始建立的時(shí)候就已經(jīng)開始了。根據(jù)一份2015年披露的文件，羅氏診斷在2014年的電化學(xué)發(fā)光全球測試數(shù)量約為16億次，粗略估計(jì)需要60kg的Dynabeads。并且雙方合作進(jìn)一步加深，羅氏診斷準(zhǔn)備在其德國的生產(chǎn)基地彭茨貝格投資建立Dynabeads生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)在2017年開始直接在彭茨貝格生產(chǎn)磁性微球。

包括羅氏診斷在內(nèi)，2013年，基于Dynabeads的免疫檢測次數(shù)超過25億次，預(yù)計(jì)為體外診斷行業(yè)提供超過100kg的Dynabeads磁珠，采用Dynabeads磁珠的TOP5廠家占據(jù)57%的全球體外診斷市場（2013年數(shù)據(jù)），TOP5廠家包括羅氏診斷，貝克曼庫爾特，以及DiaSorin。

JSRMagnosphere磁珠系列

JSR全稱Japan Synthetic Rubber，日本合成橡膠集團(tuán)，成立于1957年，合成橡膠也是公司地第一項(xiàng)業(yè)務(wù)。發(fā)展至今，JSR基團(tuán)的主要業(yè)務(wù)包括合成橡膠，塑料業(yè)務(wù)，數(shù)字解決方案業(yè)務(wù)，以及生命科學(xué)業(yè)務(wù)。JSRMagnosphere磁珠就屬于生命科學(xué)業(yè)務(wù)旗下的一款明星產(chǎn)品。JSR在1981年推出IMMUTEX膠乳微球產(chǎn)品，開始涉足生命科學(xué)領(lǐng)域。

△JSR Magnosphere系列磁珠

MerckEstapor磁珠

作為德國Merck公司的一個(gè)品牌，Estapor磁珠也是化學(xué)發(fā)光領(lǐng)域的另外一位佼佼者。實(shí)際上Estapor磁珠的生產(chǎn)基地以及實(shí)驗(yàn)室坐落在法國里昂。Estapor磁珠種類較多，主要生產(chǎn)羧基和氨基磁珠，磁性物質(zhì)含量從10%-60%不等。

△Estapor-M系列功能化超順磁性微球列表

此外Estapor還有EM封裝系列磁性微球，即EncapsulatedMicrospheres。這種磁珠采用核殼結(jié)構(gòu)，表面用聚合物涂層將超順磁性氧化鐵納米顆粒封裝在內(nèi)部，避免泄露以及和表面修飾物發(fā)生反應(yīng)。EM系列具有低非特異性吸附，好的溶液穩(wěn)定性，磁分離速度快等特點(diǎn)。和M系列磁珠一樣，EM系列主要也是羧基以及氨基表面修飾。

Merck的Estapor磁珠的缺點(diǎn)是粒徑分布比較寬，一個(gè)批次的磁珠會存在非常小的顆粒，而且批次之間的批間差也難以控制，好在Estapor磁珠的單批次產(chǎn)量可以按需求進(jìn)行定制，因此可以避免一部分批次間差異的問題。

國內(nèi)磁珠廠家

鑒于磁性微球在化學(xué)發(fā)光檢測當(dāng)中的重要性，以及其廣闊的應(yīng)用前景，依托一些高校的技術(shù)，國內(nèi)也已經(jīng)出現(xiàn)了一部分磁性微球廠家。如南京東納生物科技有限公司，廈門普睿邁格生物，上海英芮誠，蘇州為度，蘇州納微等。同時(shí)也有一部分化學(xué)發(fā)光廠家擁有自己的磁珠技術(shù)，如南京基蛋，深圳新產(chǎn)業(yè)等。

但是國內(nèi)磁珠的產(chǎn)業(yè)化基本處于起步階段，相對于抗體、抗原等原料在國內(nèi)已經(jīng)有一批優(yōu)秀的企業(yè)，國內(nèi)還沒有形成具有規(guī)模的磁性微球廠家，其主要原因在于材料的制備需要時(shí)間技術(shù)的積累。在實(shí)驗(yàn)室小批量生產(chǎn)時(shí)能夠得到粒徑均一，性能優(yōu)越的磁性微球，但是無法實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，做到精細(xì)的批間控制。同時(shí)，化學(xué)發(fā)光的檢測封閉性也在一定程度上，加大了磁珠國產(chǎn)替換的難度。

根據(jù)一份羅氏診斷2015年的報(bào)告，其曾經(jīng)嘗試過13種不同廠家的磁珠，嘗試替代Dynabeads，應(yīng)用于Elecsys檢測系統(tǒng)，但是能夠勉強(qiáng)替代的只有一種磁珠，而且一旦替換，所有的包被工藝，試劑配方，儀器參數(shù)都要隨之調(diào)整，光重新提交FDA注冊資料就需要花費(fèi)5年，耗費(fèi)250萬美元。因此，磁珠的替換顯得更為艱巨。但是，磁珠占據(jù)了化學(xué)發(fā)光試劑的一大部分成本，而在醫(yī)保控費(fèi)的大前提下，如果能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的國產(chǎn)替換，將會使國產(chǎn)化學(xué)發(fā)光產(chǎn)品更具競爭力，并且更具話語權(quán)。

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最后一起來欣賞一下各個(gè)廠家的磁性微球大片：

首先登場的是Dynabeads的Myone1μm羧基磁珠（掃描電鏡圖片）。經(jīng)過小編粗略的統(tǒng)計(jì)，其粒徑約為980nm，并且粒徑分布極為均一，只能說不愧是業(yè)界標(biāo)桿。

另一個(gè)進(jìn)口廠家磁珠的掃描電鏡圖片，圖片上看到會有大大小小的顆粒，并且有點(diǎn)像月球表面，但是也不能阻礙它成為一款優(yōu)秀的磁珠。

一款國產(chǎn)磁珠掃描電鏡圖片，粒徑較為均一。

另一款國產(chǎn)磁珠掃描電鏡圖片，粒徑較為均一。

最后出場的是一款優(yōu)秀的國產(chǎn)磁珠，來自于廈門普睿邁格生物科技有限公司的1μm羧基磁性微球。從掃描電鏡圖上看，該磁珠同Dynabeads一樣具有尺寸均一的特點(diǎn)，但該磁珠表面更為光滑。購買生物磁珠請點(diǎn)擊：http://www.5000js.com/Product/

最后希望國內(nèi)企業(yè)能夠支持國內(nèi)磁珠，使國內(nèi)磁珠在使用過程中不斷迭代，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的工藝。