概述
磁性納米粒子/磁性納米顆粒（Magnetic Nanoparticles, MNPs）是近年來發展迅速且極具應用價值的新型材料，在現代科學的眾多領域如生物醫藥、磁流體、催化作用、核磁共振成像、數據儲存和環境保護等得到越來越廣泛的應用。
在科學家、工程師、化學家和物理學家的共同努力下，納米技術使得生命科學和健康醫療領域在分子和細胞水平上取得很大的進展。磁性納米粒子是納米級的顆粒，一般由鐵、鈷、鎳等金屬氧化物組成的磁性內核及包裹在磁性內核外的高分子聚合物/硅/羥基磷灰石殼層組成。最常見的核層由具有超順磁或鐵磁性質的Fe3O4或γ-Fe2O3制成，具有磁導向性（靶向性），在外加磁場作用下，可實現定向移動，方便定位和與介質分離。最常見的殼層由高分子聚合物組成，殼層上偶聯的活性基團可與多種生物分子結合，如蛋白質、酶、抗原、抗體、核酸等，從而實現其功能化。因此磁性納米粒子兼具磁性粒子和高分子粒子的特性，具備磁導向性、生物兼容性、小尺寸效應、表面效應、活性基團和一定的生物醫學功能。
由于其獨特的物理、化學特性，磁性納米粒子可以簡化繁瑣復雜的傳統實驗方法，縮短實驗時間，是一種新型的高效率的試劑。目前，磁性納米粒子在生物醫藥方面主要應用在磁性分離、磁性轉染、核酸/蛋白質/病毒/細菌等的檢測、免疫分析、磁性藥物靶向、腫瘤熱療、核磁共振成像和傳感器等。下文將具體介紹磁性納米粒子的性質及在生物醫學領域的主要應用，
并列出對應于不同應用的具體產品。
磁性納米粒子的性質
磁性納米粒子有一系列獨特而優越的物理和化學性質。隨著合成技術的發展，已成功生產出一系列形狀可控、穩定性好、單分散的磁性納米粒子。
磁性納米粒子具有的磁性使其易于進行富集和分離，或進行定向移動定位。磁效應由具有質量和電荷的顆粒運動形成。這些顆粒包括電子、質子、帶正電和負電的離子等。帶電顆粒旋轉產生磁偶極，即磁子。磁疇指一個體積的鐵磁材料中所有磁子在交換力的作用下以同一方向排列。這個概念將鐵磁與順磁區別開來。
鐵磁性材料有自發磁化強度，在無外加磁場時，也具有磁性。鐵磁材料的磁疇結構決定磁性行為對尺寸大小的依賴性。當鐵磁材料的體積低于某個臨界值時，即成為單磁疇。這個臨界值與材料的本征屬性有關，一般在幾十納米左右。極小顆粒的磁性來源于基于鐵磁材料磁疇結構的尺寸效應。這個結論的假設是鐵磁顆粒在具有最低自由能的狀態對小于某個臨界值的顆粒有均勻的磁性，而對較大顆粒的磁性不均勻。前者較小顆粒稱為單磁疇顆粒，后者較大的顆粒稱為多磁疇顆粒。
當單磁疇顆粒的直徑比臨界值更進一步降低，矯頑力變成零，這樣的顆粒即成為超順磁。超順磁由熱效應造成。超順磁納米粒子在外加磁場作用下具有磁性，而在外加磁場移除后不具有磁性。在生物體內，超順磁顆粒只在有外加磁場時具有磁性，這使得它們在生物體內環境中具有獨特優點。鐵、鈷、鎳等晶體材料都有鐵磁性，但由于氧化鐵磁鐵（Fe3O4）是地球上天然礦物中最具磁性的，且生物安全性高（鈷和鎳等材料具有生物毒性），因而在多種生物醫學應用中，超順磁形式的氧化鐵磁性納米粒子最常見。
鐵磁流體(磁流體)是在外加磁場作用下變得具有很強磁性的液體，它是既具有磁性又具有流動性的新型功能材料。鐵磁流體是由納米級的鐵磁或亞鐵磁構成的膠體溶液，顆粒懸浮于載體溶液中，載體溶液通常為有機溶劑或水。納米顆粒完全被表面活性劑包裹以防止聚合成團。鐵磁流體通常在無外加磁場時不保持磁性，因而被歸類為超順磁。鐵磁流體中的納米粒子在正常條件下由于熱運動不發生沉降。
球形顆粒的磁性納米粒子的比表面積（表面積與體積之比）與直徑成反比。對于直徑小于0.1um的顆粒，其表面原子的百分數急劇增大，此時表面效應顯著。顆粒直徑減小，比表面積顯著增大，同時表面原子數迅速增加。當粒徑為1nm時表面原子數為完整晶粒原子總數的99%，此時構成納米粒子的幾乎所有原子都分布在表面上，在表面原子周圍形成很多懸空鍵，具有不飽和性，易與其他原子結合形成穩定結構，表現出高化學活性。因此，固定目標分子/原子效率高。
磁性納米粒子與多種高分子具有良好的生物兼容性。
磁性納米粒子的表面修飾包括：非聚合物有機固定、聚合物有機固定、無機分子固定、靶向配套修飾等。常用來作為修飾的物質有聚乙二醇、葡聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、脂肪酸、聚乙烯乙醇、多肽、明膠、殼聚糖、甲基硅烷、脂質體等。磁性納米粒子的表面修飾主要有2種途徑：一是表面修飾材料與粒子表面依靠化學鍵結合，這通常是指一些有機小分子化合物；二是用有機或無機材料直接包裹磁性納米粒子，主要包括表面活性劑、高分子聚合物、貴金屬和二氧化硅等。表面修飾不僅增強了磁性納米粒子的穩定性，還能提高其在水溶液中的分散性和生物相容性，提高靶向性，防止蛋白吸附，增加其在血液循環中的時間，以及進一步復合其它的納米粒子、化合物或生物配體，實現磁性納米粒子的功能化。