基于磁性纳米粒子磁弛豫机制的生物传感方法设计与研究

本课题在对磁性液体中纳米粒子动力学磁性质理论研究的基础上，创造性地提出利用磁性纳米粒子动力学旋转频率对自身水动力半径和相互之间聚集敏感的独特性质，来实现对生物分子的灵敏和特异性检测。设计了两种类型的传感方法，一种基于生物标记的磁性纳米粒子与靶分子结合后水动力半径增加导致布朗旋转频率降低来进行传感；另一种基于靶分子诱导生物标记磁性纳米粒子聚集从而导致布朗和奈尔旋转频率降低来进行传感。检测是基于上述结合或聚集事件发生前后的频率依赖性的磁极化率谱的测量。工作包括理论上的机理探讨，合适尺寸和形状的磁性纳米粒子化学制备及对其表面进行特异性探针分子的标记（如亲和素），靶分子（如生物素化蛋白）诱导结合或聚集后的磁极化率测量，各种对比试验，磁极化率测量装置的改进和完善，对检测的特异性、灵敏性、定量性和速度进行评价。这个方法理论上是灵敏的和可定量的，并且一个可预示的优点是能区分亲和性相同但大小不同的靶分子。