一文了解生物界的微型磁吸捕手：生物磁珠

一文了解生物界的微型磁吸捕手：生物磁珠 | 海狸生物

来源：

2026-05-28

写在前言

生物磁珠，全称超顺磁性生物微球，是直径纳米至微米级的球形小微颗粒。

生物磁珠主要包括三层结构，内部为磁性内核（作用：赋予磁性，实现磁场快速分离，省去反复离心操作），中间为防护包裹膜（作用：稳固内核、减少杂质吸附，提升耐酸碱稳定性），外层做生物功能修饰（作用：根据实验需求嫁接不同活性基团 / 蛋白，用来精准抓取核酸、蛋白、抗体、细胞）。

生物磁珠遇磁场快速吸附聚拢，离开磁场均匀分散，是生命科学里用来抓取、分离、纯化生物样本的核心耗材。

↑ 海狸三代磁珠模型结构

01 生物磁珠分类

基于磁珠的基底材料，磁珠被分为4类：

1.磁性纳米颗粒

核心特点：以Fe₃O₄/γ-Fe₂O₃为原料制成的纳米级颗粒，具有超顺磁性。粒径通常在几到几十纳米，没有或只有简单的表面修饰。

用途：应用于磁流体、催化、磁性转染、磁性药物靶向、肿瘤磁热疗、核磁共振成像和传感器等方向。

2. 琼脂糖磁珠

核心特点：天然亲水性高分子琼脂糖与超顺磁性材料复合形成的一种功能性磁性微球，呈现弥散型多孔结构。表面具有丰富的功能基团，如糖羟基，也可改性为氨基、羧基、环氧基、CDI、NHS等，表面亦可修饰为金属离子、GSH、Strep-Tactin、DEAE、蛋白A/G等。

用途：应用于生物分子（蛋白、多肽、抗体等）的分离与纯化。

3. 二氧化硅磁珠

核心特点：采用二氧化硅材质包裹磁性纳米颗粒而成，表面具有丰富的硅羟基，可修饰为羧基和氨基等功能基团。

用途：核酸提取与纯化，磁蛋白分离纯化。

4. 聚合物磁珠

核心特点：由高分子材料和超顺磁性纳米颖粒形成的多层夹心结构，表面可修饰有羟基、羧基、氨基、环氧基、对甲苯磺酰基、NHS等化学基团。

用途：免疫沉淀、中和抗体检测、磁微粒化学发光、细胞分选、核酸探针捕获。

02 基于用途的生物磁珠分类

基于磁珠用途，生物磁珠又可分为免疫磁珠、细胞分选磁珠、核酸提取磁珠、探针捕获磁珠、蛋白纯化磁珠等，下面是各应用领域的磁珠类型介绍。

1. 免疫磁珠

ConA磁珠：用于标记和分离各类带甘露醇及葡萄糖残基的糖、糖蛋白、糖脂等生物分子或细胞，以及在CUT&Tag方法中固定细胞。
抗HA磁珠：可特异性地与样本中含有HA标签的融合蛋白结合，在磁力的作用下快速地实现HA标签融合蛋白或其蛋白复合物的免疫沉淀(IP)、免疫共沉淀(Co-IP)或纯化实验。
抗DYKDDDDK磁珠：可特异性地与样本中含有Flag标签的融合蛋白结合，在磁力的作用下快速地实现Flag标签融合蛋白或其蛋白复合物的免疫沉淀(IP)、免疫共沉淀(Co-IP)或纯化实验。
链霉亲和素磁珠：磁珠表面共价偶联SA蛋白，可高效结合生物素化抗体、核酸、蛋白等配体分子。

↑ 海狸磁珠经不同溶液处理后结合生物素化分子的活性

ProteinA/G磁珠：将Protein A/G 高密度定向包被到超顺磁性微球表面，具有更多的抗体结合位点，磁珠使用量更少，非特异性结合率低，可便捷高效地进行免疫沉淀实验。

↑ ProteinA/G与同类产品进行免疫沉淀实验结果对比

NHS磁珠：表面为NHS基团修饰的磁珠，能够与带有伯胺基团的蛋白和其他分子形成稳定的肽键，用于亲和纯化或者分析检测抗体、抗原和其他生物分子。
环氧磁珠：表面含有环氧基团。可共价结合蛋白和多肽中的伯氨基和伯巯基基团，使其成为偶联抗体、多肽、完整蛋白质以及功能性酶的理想选择。

2. 探针捕获磁珠

Oligo (dT) 磁珠：磁珠表面共价偶联 Oligo (dT)，可与真核生物 mRNA 尾部的 Poly A 互补配对，可高效地从真核生物总 RNA 或直接从动植物组织或细胞裂解物中快速分离出完整、高纯度的mRNA。

3. 细胞分选磁珠

人CD3/CD28 T细胞激活磁珠:可以简单快捷的活化及扩增 T 细胞，无需饲养层细胞（抗原递呈细胞）或抗原。
人CD3磁珠：通过共价偶联的方式将鼠 CD3 抗体与磁珠结合，可以用来从人脾脏细胞等单细胞悬液中快速有效去除CD3+细胞。

4. 蛋白纯化磁珠

His-tag Protein Purification磁珠：为高效、快速纯化组氨酸标签蛋白而设计，适用于细菌、酵母、昆虫和哺乳动物细胞等分泌或胞内表达的可溶性组氨酸标签蛋白以及变性蛋白的纯化，从粗样品直接纯化目标蛋白，极大的缩短纯化时间。
GST融合蛋白纯化磁珠：为高效、快速纯化谷胱甘肽S-转移酶(GST)融合蛋白而设计，可通过磁性分离方式直接从生物样品中一步纯化出高纯度的GST融合目标蛋白。
↑ 纯化富集目标蛋白GST-Tag

Strep-tag II 蛋白：为高效、快速纯化Strep-tag II 蛋白而设计，在纯化过程中无需对目标蛋白中Strep-tag II进行切除;同时在生理条件下即可对目标蛋白进行纯化，纯度超99%。
肝素磁珠：表面所偶联的肝素带有大量负电性硫酸根离子基团，可通过磁性分离的方式快速、高效地从血浆中一步纯化出目标因子。可应用于抗凝血因子III、凝血因子、干扰素、核酸结合蛋白、脂蛋白、蛋白合成因子、限制性内切酶、凝血酶及类凝血酶等生物分子的分离纯化。
DEAE磁珠：是一种弱阴离子交换磁珠，具有快速的磁响应性、丰富的离子交换能力和极高的蛋白结合能力，无需对粗蛋白样品进行预处理。
LCA磁珠：将扁豆凝集素与琼脂糖偶联，利用凝集素和糖蛋白糖链之间的特异可逆性的相互识别作用分离纯化糖蛋白，用于富集或纯化糖蛋白的一种新型亲和磁珠。

03 磁珠生物性质决定使用场景

在筛选磁珠的时候，我们往往需要考虑磁珠、载量、磁响应以及特异性结合等特点，这些因素往往与粒径的大小有关。比如要高载量、高灵敏度，优先考虑小粒径（300nm/1μm）；要快分离、适配自动化，优先考虑中 / 大粒径（2μm/2.8μm/5μm）。

1.载量：粒径越小，比表面积越大，载量越高

含义：每毫克磁珠能结合的目标分子（核酸 / 蛋白 / 抗体）的量

影响：单次实验需要多少磁珠，直接影响成本和样本处理量。

适用：如高载量优先适合大样本、高浓度样本的处理。

2. 特异性/非特异吸附：粒径越小，比表面积越大，非特异吸附的风险越高

含义：磁珠只抓目标分子，不抓杂蛋白 / 杂质的能力

影响：实验背景、纯度，影响 IP/ELISA/ 测序数据的信噪比。

适用：高特异性/低非特异吸附优先，适合适合微量、低丰度样本。

3. 磁响应：粒径越大，磁响应越快，分离越干净

含义：磁珠在磁场中被吸附、分离的快慢。