磁珠，又被称之为超顺磁性微球，或者磁性微球，是继胶体金、聚苯乙烯微球之后，微纳米材料及微纳米技术应用于生物医学领域的杰出“代表”。磁性微球广泛应用于生物医学领域，药物载体、蛋白纯化、细胞分离、以及化学发光。

特别是化学发光，可以说，磁性微球是实现全自动化学发光检测的基石，是全自动化学发光检测试剂必不可少的原料，也是化学发光检测试剂的主要成本之一。

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

那么，什么是超顺磁性微球呢？你们“见过”磁性微球吗？本期我们一起来解开磁性微球的神秘“面纱”，看看各厂家磁性微球到底长什么样？（文末有高清图）

超顺磁性微球

超顺磁性是一种纳米效应，当铁磁性材料尺寸足够小，被外磁场磁化后的磁取向力无法抵抗热扰动的干扰而失去磁性。简单来说，就是当有外界磁场时，磁性微球被磁化而具有磁性，外磁场消失后，磁性微球则没有磁性。这种特性使得磁性微球具有能够在磁场环境下聚集，去掉磁场后，又重新分散的能力，是一种接近完美的生物分离载体。

△基于磁性微球的化学发光检测示意图/Sysmex

超顺磁性微球的粒径一般在500nm-5μm之间的聚合物微球。实际上磁性微球一般是由尺寸更小的磁性纳米颗粒（10nm左右）聚集而成，因为只有达到纳米级别，材料才会表现出超顺磁性，而粒径只有在200nm以上，才会有足够的磁场作用力，实现生物分离。

磁性微球的种类是多种多样的，按照粒径分，有几百纳米的亚微米磁性微球，几微米的微米微球；按照结构可分为核壳结构微球，多层核壳结构微球等；按照表面官能团，又可分为羧基磁珠，氨基磁珠，硅羟基磁珠，甲苯磺酰基微球等。

化学发光常用的磁性微球粒径多在1μm到5μm之间，表面官能团为羧基，氨基，甲苯磺酰基等，磁性物质含量在20%到60%之间。

Dynabeads

作为微球界当之无愧的霸主，可以说Dynabeads引领了整个磁性微球的发展，其系列微球，M-270，M-280，以及Myone是磁性微球的标杆。1976年，挪威科学家John Ugelstad首次合成出统一粒径的标准聚苯乙烯微球——此前只有NASA在太空无重力条件下才能实现。Dynal公司进一步将工艺优化，减小了批次间差异，并且实现了量产。随后在此基础上，开发出粒径均一的磁性微球。

Dynabeads的制备过程，首先制备出多孔的聚苯乙烯微球，随后将8-10nm的氧化铁纳米颗粒封存在聚苯乙烯微球内部以及表面，随后用聚合物进行表面封装，防止氧化铁纳米颗粒泄露，最后进行表面功能化修饰，修饰基团包括羧基、氨基、环氧基以及甲苯磺酰基等。

目前，Dynabeads常规尺寸为4.5μm，2.8μm，1μm，分别命名为M-450，M-280/M270，Myone。其中M-450常用于细胞分离，M-280/M270和Myone系列被更多地用于体外诊断。

△Dynabeads三种规格磁珠基本性质

从表中我们可以看到，Dynabeads的粒径分布极为均一。

罗氏诊断的Elecsys® 电化学发光系统用的所有磁性微球都由Dynabeads提供。他们的合作在1996年，Elecsys平台刚开始建立的时候就已经开始了。根据一份2015年披露的文件，罗氏诊断在2014年的电化学发光全球测试数量约为16亿次，粗略估计需要60kg的Dynabeads。并且双方合作进一步加深，罗氏诊断准备在其德国的生产基地彭茨贝格投资建立Dynabeads生产线，预计在2017年开始直接在彭茨贝格生产磁性微球。

包括罗氏诊断在内，2013年，基于Dynabeads的免疫检测次数超过25亿次，预计为体外诊断行业提供超过100kg的Dynabeads磁珠，采用Dynabeads磁珠的TOP5厂家占据57%的全球体外诊断市场（2013年数据），TOP5厂家包括罗氏诊断，贝克曼库尔特，以及DiaSorin。

JSRMagnosphere磁珠系列

JSR全称Japan Synthetic Rubber，日本合成橡胶集团，成立于1957年，合成橡胶也是公司地第一项业务。发展至今，JSR基团的主要业务包括合成橡胶，塑料业务，数字解决方案业务，以及生命科学业务。JSRMagnosphere磁珠就属于生命科学业务旗下的一款明星产品。JSR在1981年推出IMMUTEX胶乳微球产品，开始涉足生命科学领域。

△JSR Magnosphere系列磁珠

MerckEstapor磁珠

作为德国Merck公司的一个品牌，Estapor磁珠也是化学发光领域的另外一位佼佼者。实际上Estapor磁珠的生产基地以及实验室坐落在法国里昂。Estapor磁珠种类较多，主要生产羧基和氨基磁珠，磁性物质含量从10%-60%不等。

△Estapor-M系列功能化超顺磁性微球列表

此外Estapor还有EM封装系列磁性微球，即EncapsulatedMicrospheres。这种磁珠采用核壳结构，表面用聚合物涂层将超顺磁性氧化铁纳米颗粒封装在内部，避免泄露以及和表面修饰物发生反应。EM系列具有低非特异性吸附，好的溶液稳定性，磁分离速度快等特点。和M系列磁珠一样，EM系列主要也是羧基以及氨基表面修饰。

Merck的Estapor磁珠的缺点是粒径分布比较宽，一个批次的磁珠会存在非常小的颗粒，而且批次之间的批间差也难以控制，好在Estapor磁珠的单批次产量可以按需求进行定制，因此可以避免一部分批次间差异的问题。

国内磁珠厂家

鉴于磁性微球在化学发光检测当中的重要性，以及其广阔的应用前景，依托一些高校的技术，国内也已经出现了一部分磁性微球厂家。如南京东纳生物科技有限公司，厦门普睿迈格生物，上海英芮诚，苏州为度，苏州纳微等。同时也有一部分化学发光厂家拥有自己的磁珠技术，如南京基蛋，深圳新产业等。

但是国内磁珠的产业化基本处于起步阶段，相对于抗体、抗原等原料在国内已经有一批优秀的企业，国内还没有形成具有规模的磁性微球厂家，其主要原因在于材料的制备需要时间技术的积累。在实验室小批量生产时能够得到粒径均一，性能优越的磁性微球，但是无法实现批量化生产，做到精细的批间控制。同时，化学发光的检测封闭性也在一定程度上，加大了磁珠国产替换的难度。

根据一份罗氏诊断2015年的报告，其曾经尝试过13种不同厂家的磁珠，尝试替代Dynabeads，应用于Elecsys检测系统，但是能够勉强替代的只有一种磁珠，而且一旦替换，所有的包被工艺，试剂配方，仪器参数都要随之调整，光重新提交FDA注册资料就需要花费5年，耗费250万美元。因此，磁珠的替换显得更为艰巨。但是，磁珠占据了化学发光试剂的一大部分成本，而在医保控费的大前提下，如果能够实现一定程度的国产替换，将会使国产化学发光产品更具竞争力，并且更具话语权。

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最后一起来欣赏一下各个厂家的磁性微球大片：

首先登场的是Dynabeads的Myone1μm羧基磁珠（扫描电镜图片）。经过小编粗略的统计，其粒径约为980nm，并且粒径分布极为均一，只能说不愧是业界标杆。

另一个进口厂家磁珠的扫描电镜图片，图片上看到会有大大小小的颗粒，并且有点像月球表面，但是也不能阻碍它成为一款优秀的磁珠。

一款国产磁珠扫描电镜图片，粒径较为均一。

另一款国产磁珠扫描电镜图片，粒径较为均一。

最后出场的是一款优秀的国产磁珠，来自于厦门普睿迈格生物科技有限公司的1μm羧基磁性微球。从扫描电镜图上看，该磁珠同Dynabeads一样具有尺寸均一的特点，但该磁珠表面更为光滑。

最后希望国内企业能够支持国内磁珠，使国内磁珠在使用过程中不断迭代，最终实现稳定优质的工艺。