2.1 磁核的制备研发现状

      目前，纳米磁性颗粒的制备方法主要可分为物理法和化学法两大类。物理法包括高能球磨法、人分和真空冷冻干燥法；化学法则包括共沉淀法、高温分解法、微乳液法、水热法和溶胶-凝胶法。然而，这些制备方法所得到的磁性纳米颗粒各具特点，例如，粒径尺寸、形状、分散性、磁学性质以及功能化等均可能有差异。因此，需要根据应用需求选择合适的方法制备，同时应进一步改进纳米磁珠的制备方法，以获得具有更好性能和稳定性的纳米磁珠，以满足日益增长的生物学研究和应用需求。

2.1.1 物理法
2.1.1.1 高能球磨法

      在磁性Fe3O4纳米粒子的固相制备方法中，球磨法是最常用的一种方法。该方法将微米级的Fe3O4颗粒放入球磨机中，并通过钢球的研磨和撞击作用将其细化为纳米级Fe3O4[2]。研究人员Gerardo等[3]采用球磨法将磁铁矿颗粒分散在CH3OH液体载体中，通过调控铣削时间和甲醇浓度，并制备了三种不同浓度的Fe3O4颗粒，可获得粒径分布（7-10nm）的Fe3O4颗粒。

2.1.1.2 热分解法

      固相热分解法是一种常用的制备纳米粒子的方法，通过加热固体原料或前躯体实现热分解，形成所需的粉末产品。在此背景下，陈辉等[4]以合成的三乙酰丙酮铁作为起始材料，并采用油酸作为表面活性剂，在300℃的反应条件下进行固相热分解实验，成功制备出具有规则立方体结构且尺寸均匀分布的Fe3O4纳米粒子，其平均粒径约为10nm左右。傅小明等[5]以草酸亚铁作为原料，在高纯氩气氛中进行固相热分解实验，该过程可分为两个阶段：首先，在升温至255℃的过程中，FeC2O4·2H2O失去结晶水生成FeC2O4；随后，在255℃至520℃的温度范围内，FeC2O4进一步分解形成球形的Fe3O4颗粒。这些研究成果对于深入理解固相热分解法制备纳米粒子的过程和控制粒子特性具有重要的理论和实践意义。

2.1.2 化学法
2.1.2.1 化学共沉淀法
      共沉淀法是一种常用的制备磁性Fe3O4纳米粒子的方法，具有易实施、低危害等优点，被广泛应用于纳米材料合成领域。该方法通过在碱性环境下促进Fe3O4纳米粒子的生成[2]。在此背景下，Sun等[6]采用氨水作为碱性反应条件，通过一锅化学共沉淀法成功制备Fe3O4复合纳米粒子，形成了三明治状超顺磁性多孔结构，在10~20 nm的粒径范围内具有较集中的粒径分布。Gandhi等[7]以硝酸铁和氢氧化钠为原料，采用化学共沉淀法合成了氧化铁材料，并通过煅烧进一步得到了磁性Fe3O4纳米粒子。该制备方法操作简单，无需进一步蒸馏处理，所得的Fe3O4纳米粒子呈现出球形颗粒的形貌，平均晶粒尺寸约为14nm，并具有良好的分散性，饱和磁化强度可高达37.3emμ/g。Morel等[8]采用超声替代传统搅拌，并在反应过程中通入氩气，随后通过氮气保护、NaCl和乙醇溶液洗涤烘干等步骤，成功制备出尺寸为4-8 nm的磁性Fe3O4纳米粒子。另外，Sun等[6]在共沉淀法制备过程中引入聚乙二醇作为稳定剂和分散剂，得到尺寸为12 nm的超顺磁性纳米粒子。此外，合成条件对产物的结构和性能也得到了深入研究。例如，当Fe2+和Fe3+的比例为1:2时，可以得到尺寸较为均一的产品；而反应温度的升高会降低磁性Fe3O4纳米粒子的尺寸；高离子强度会导致磁性Fe3O4纳米粒子尺寸的减小以及磁性的降低。化学共沉淀法具有制备过程简单易控、无毒、成本低、易于规模化、良好的可重复性和友好的反应条件等优点，被广泛认为具有重要的工业价值。

      共沉淀法作为一种常用的制备磁性Fe3O4纳米粒子的方法，在纳米材料合成领域具有重要的工业价值。为了克服其存在的局限性，如产物形貌的精确控制、团聚问题和分散性不佳等，需要引入有机溶剂、优化实验工艺和超声辅助等改进策略来提高方法的可控性和产品质量。

2.1.2.2 溶剂热法

      水热法是一种常用的纳米粒子制备方法，其利用水作为反应介质，在高温高压的条件下生成反应产物。许多研究表明，Fe3O4纳米粒子的形貌可以通过调控Fe3+和Fe2+的比例、选择碱的种类、pH值、温度和反应时间等因素来实现[2]。因此，水热法制备的Fe3O4纳米粒子具有晶体尺寸可控、高度单分散和粒径一致的特点，但水热法制备的磁性纳米颗粒不具有超顺磁性，往往在撤离磁场后会有剩磁。与共沉淀法相比，水热法能够实现对产物形貌的精确调控。在2005年，李亚栋院士团队首次报道了一种溶剂热还原法，用于制备单分散、亲水性和单晶铁氧体微球[9]。该方法在乙二醇中溶解FeCl3·6H2O，通过调控α-Fe2O3和γ-Fe2O3的氧化反应来控制Fe3O4的形貌。所得的Fe3O4纳米微球具有单分散直径，并可在200~800 nm范围内进行调控。在Fe3O4纳米粒子的合成过程中，成核和晶粒生长是两个关键过程。在相同的反应条件下，温度决定了成核速率和晶粒生长速率之间的关系。随着温度升高，成核速率逐渐超过晶粒生长速率，从而导致产物尺寸的减小。延长反应时间有助于晶粒的生长，从而增大产物尺寸。因此，在采用水热法制备磁性纳米材料时，需要在高温高压的反应环境下进行，并对设备要求较高。这项研究为各种单分散、磁性和单晶微球的制备及进一步应用提供了重要思路。 该方法工艺简单、原料性价比较高、对环境污染较小、晶型良好、磁响应性强，关于溶剂热法制备生物磁珠的研究逐年增长，具有工业化应用的潜力。

2.1.2.3 微乳液法

      微乳液法被广泛应用于制备具有较好粒径分布的磁性流体，其核心原理是在微乳液滴内部进行反应，以避免磁珠团聚现象，并能够精确控制磁珠颗粒的尺寸，从而获得尺寸分布较为集中的纳米粒子。在微乳液过程中，会自发形成透明或半透明的分散体系，具有低粘度、良好的各向同性和稳定的热力学性质。微乳液主要分为水包油和油包水两种类型，而反应则在微乳液滴的内部进行[2]。微乳液法具有许多优点，例如可以通过调控乳液液滴的尺寸、表面活性剂的种类和用量、溶剂类型以及盐离子的类型和浓度，实现对Fe3O4颗粒尺寸的精确控制[2]。然而，在实际应用中，微乳液技术对反应条件的要求较为严格，产量较低，所得产品尺寸分布不集中，且溶剂用量过高，难以实现规模化生产。因此，在目前阶段，仍需要进一步优化反应条件和工艺，以实现磁性纳米粒子尺寸和形貌可控的工业化生产。

2.1.2.4 溶胶-凝胶法
      溶胶-凝胶法是一种制备磁性Fe3O4纳米粒子的方法，其过程涉及在液相环境中混合含有高度化学活性成分的化合物，通过水解或缩聚等反应形成稳定的溶胶体系，随后通过干燥或热处理去除有机成分以获得所需的纳米粒子[2]。溶胶-凝胶过程中形成的三维网状湿凝胶直接影响着Fe3O4纳米粒子的形貌，而凝胶的结构和性质则取决于溶胶的结构[2]。因此，调控溶胶过程中的pH值、反应温度、金属盐和溶剂的种类以及反应搅拌速率等因素在实现Fe3O4纳米粒子形貌控制方面起着关键作用[2]。

      目前的研究表明，在使用硝酸铁和极性溶剂作为原料时可以有效避免纳米粒子团聚现象的发生。例如，通过将C15H12FeO6溶解在甲醇中，在超临界乙醇的存在下，利用溶胶-凝胶法制备出了结晶性良好的Fe3O4纳米粒子[2]。溶胶-凝胶法具有工艺操作简单、反应温度低、反应时间短、最终产率高等优点[2]。然而，在反应过程中，溶液的pH值、浓度、反应温度和时间等因素对产物的尺寸分布产生重要影响。此外，溶胶-凝胶法所使用的一些原料价格昂贵，部分原料对人体有潜在危害，反应时间较长，成本较高，这些因素都对工业化生产带来一定的限制。

2.1.2.5 高温液相热分解法

      高温液相热分解法也是制备磁性纳米颗粒的重要方法。制备的主要过程是在高温下对金属化合物进行热分解，将前驱体氧化，最终得到磁性金属氧化物纳米颗粒。该方法制备的磁性纳米颗粒均匀、良好的结晶度、易分散，具有较高的饱和磁化率和较高的初始磁化率，但同时存在着耗能较高、产品中杂质较多、产量低等缺点[2]。

2.1.2.6 超声化学法
      超声波法也是制备磁性纳米颗粒的重要方法。超声波主要是因为反应体系中产生了超声波气化气泡，冲击力非常强，形成局部高温高压环境，从而促进体系内多个反应同时进行，从而使纳米颗粒被制备出来。超声波技术的应用对系统性能要求较低，只要求液体介质进行能量传递，对各种反应介质具有较强的通用性。与传统机械搅拌相比，超声空化效应对团聚产生剪切作用，有利于小颗粒的形成，更容易实现介质的均匀混合，避免局部浓度不均匀，提高反应速率[2]。

      Mohamed Abbas等人采用单反应声化学方法，以低成本、无毒的金属盐（FeSO4·7H2O）为反应物制备单分散磁铁矿纳米颗粒。可以观察到，随着退火温度的升高，饱和磁化强度降低，这归因于各向异性变形和交换键破坏，体系稳定存在，没有团聚现象。Islam等以一种简单无毒的金属盐为反应物，采用简单的超声化学方法合成了大规模超顺磁性氧化铁磁性纳米颗粒（NP），为Fe3O4纳米颗粒的合成提供了一种简单、快速的方法，可用于生物学和其他许多领域。

2.1.2.7 电沉积法

      电沉积法是前驱体沉积在基底上形成纳米结构的方法。该反应通常以溶解的Fe2+或Fe3+作为前驱体进行。制备氧化铁纳米材料具有广阔的应用前景。改变沉积电位和电解质组成，将显著影响磁性纳米颗粒的成膜性能，进而影响颗粒的特性。Isa等[10]以乙醇为介质，原位制备粒径均匀的超顺磁氧化铁纳米颗粒（SPIONs）。Wang等人[11]通过电沉积法备了Ni/Fe3O4纳米颗粒（Ni/ Fe3O4-NPs）在碳纤维上的复合涂层，其中Fe3O4-NPs均匀分布在涂层中，且Ni/ Fe3O4-NPs复合涂层碳纤维的热稳定性和饱和磁化率均高于镍涂层碳纤维。

2.1.2.8 多元醇合成法
      多元醇合成是制备均质NPs的一种有效且有前景的方法。多元醇溶液中金属盐的还原溶解会直接沉淀金属，从而形成细小的金属颗粒。Mohamed等[12]通过一种低价的改性多元醇工艺合成了二氧化硅涂层的磁铁矿纳米颗粒。采用简单的多元醇新工艺可制备亲水性二氧化硅包被磁铁矿纳米颗粒，是一种很有前途的合成类似材料的方法。Gunay等[13]采用简单多元醇法，以庚酸为溶剂和表面活性剂，合成了具有正常尖晶石结构的Fe3O4纳米颗粒。煅烧后可得到具有不同介电性能和超顺磁性的磁性纳米颗粒。Manasmita等[14]使用低温多元醇工艺合成了粒径均匀的胺功能化磁性纳米颗粒（MNPs）。

      多元醇一般具有较高的沸点，不易还原。为了使反应顺利进行，在加热过程中要大力搅拌。为了获得具有平均尺寸的金属颗粒，在反应介质中加入非均相颗粒(非均相成核)。纳米颗粒在反应体系中迅速成核和生长，磁性纳米颗粒被完全分离，最终产生均匀的颗粒。用这种方法合成的磁性纳米颗粒可用于生物医学应用(如磁共振成像)[2]。

2.2 表面功能化的研发现状
2.2.1 表面直接修饰

      金属外壳的保护极大地拓展了磁性纳米颗粒的应用范围，特别是在生物医学和催化剂领域的应用中发挥着重要作用。需要注意的是，金属表面功能化一般会降低氧化铁NPs的磁化饱和（Ms）值，但钴、铂、铜和钯的功能化结果可能相反。不同金属对其表面改性的影响对磁性纳米粒子的磁化饱和(Ms)值有不同的影响。Maia等[15]首先利用共沉淀法制备的Fe3O4纳米颗粒，再用金修饰表面，制备Fe3O4/Au，吸附污水中的Hg （II）。由于该方法效率高（吸附分离时间在60 min内），明显高于以往文献报道的传统汞（II）吸附法。它的吸附原理是金属络合金固定在Fe3O4上。Akhundi等[16]采用简单回流法制备了g-C3N4/Fe3O4/Ag/Ag2SO3纳米复合材料。所制备的纳米复合材料具有良好的光催化活性，磁性光催化剂对多种染料污染物具有较强的降解活性。Biuck等[17]通过简单快速的化学方法制备了Fe3O4@Pt纳米颗粒。与碳陶瓷电极上的纯铂纳米粒子（Pt/CCE）相比，它被应用于甲酸和甲醛的电氧化。具有较好的催化活性和稳定性。

2.2.2 二氧化硅表面功能化

      由于磁性纳米颗粒在医学领域的广泛应用，在其表面涂覆二氧化硅已成为研究热点。无毒二氧化硅是磁性纳米颗粒理想的表面功能涂层，它会形成各种交联键，形成惰性的外部屏蔽层，保护内部的磁性纳米颗粒。具有良好的生物相容性，同时，可以进一步激活而添加其他官能团。因此，可对其表面进行各种官能团修饰，用于催化、吸附、磁选等应用。Ta等[18]合成了Fe3O4纳米颗粒，包裹了SiO2外壳，大大提高了其生物相容性，为未来的生物偶联研究提供了新思路。丛海林等[19]制备的核壳结构Fe3O4@SiO2纳米颗粒，在催化、气体分离和生物医学等领域具有良好的应用前景。Sobhan等[20]以果糖为覆膜剂，3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）为改性剂，合成了磁性铁Fe3O4/SiO2 /羟基磷灰石（Fe3O4/ SiO2 /HAP）纳米复合材料，制备的纳米复合材料具有较大的孔径和良好的球形。

2.2.3 聚合物表面功能化
      磁性纳米颗粒在贮存和应用中的稳定性具有重要意义。磁性纳米粒子的有机化合物表面功能化是一种有效的增强其稳定性的通用方法。磁性纳米颗粒本身表面能打，因此它们会相互作用形成更大的簇，最终形成更大尺寸的纳米颗粒。此外，磁性纳米颗粒还可以与某些生物分子进行修饰，以增强其生物相容性，更好地在体内应用。一直以来，许多科研人员都在研究磁性纳米颗粒，以使其具有更具体的功能，扩大其应用范围。有机化合物在磁性纳米颗粒上的表面功能化一直是研究热点，具有巨大的应用潜力。有机化合物磁性纳米颗粒的结构主要由磁性纳米颗粒和具有相应功能的有机化合物两部分组成。一般用氧化铁作芯。复合纳米材料的结构可分为核-壳、壳-核-壳。有机化合物修饰的磁性纳米颗粒具有核壳结构。核可以是任何类型的铁磁氧化物纳米颗粒，主要为磁铁矿。同样，外壳可以由任何材料制成，包括有机材料。基质结构包括镶嵌结构和壳核结构。此外，功能化后的氧化铁纳米颗粒被有机分子进一步修饰，形成壳-核-壳结构。壳可以是聚合物或生物分子，其他类似或不同的材料可以用作外壳。

      有机化合物修饰的磁性纳米颗粒不仅具有磁性纳米颗粒的基本磁性，而且具有良好的生物相容性和生物降解性。同时，有机分子可以提供另一种基团，如醛、羟基、羧基和氨基，以便进一步与活性生物材料结合，如抗体、蛋白质、DNA、酶等。常用于改性磁性纳米颗粒的有机化合物有聚合物、有机小分子、表面活性剂，以及功能性氧化铁纳米颗粒的生物分子。

2.2.4 金属氧化物/硫化物表面包覆

      除了金属外壳，金属氧化物（如SnO2、MnO2、Al2O3、TiO2、MgO等）或金属硫化物（如ZnS、Co3S4、Ni3S2等）也被广泛应用作为磁性纳米颗粒的保护壳，包裹在磁性纳米颗粒的表面。磁性复合材料也由金属氧化物表面或金属硫化物保护，广泛应用于各个领域。Kamal等[21]开发了由二氧化钛、氧化铁和还原氧化石墨烯组成的三元纳米复合材料，该复合材料可光催化降解亚甲基蓝，表现出优异的光催化性能。孙晓东等[22]以氢氧化铵为基本介质，包覆氧化锌磁芯（Fe3O4），合成了Fe3O4/ZnO纳米复合材料，通过控制溶剂浓度影响复合材料的形貌，并进一步调控复合材料的性能。与纯Fe3O4纳米球相比，该纳米复合材料具有更强的吸波能力，是一种很有前途的高性能吸波材料。Zhang等[23]通过化学沉积法制备了新型Fe3O4/TiO2/Ag复合微球。该复合微球用作光催化剂，可降解亚甲基蓝。由于银纳米粒子的引入增强了光电子配对和光吸收的双重作用，复合微球具有特别高的催化活性。此外，磁选分离和重复性都很好，不影响重复使用。

2.3 专利与标准
2.3.1 专利
      在中国知识产权局专利数据库中，以“磁珠”作为关键词，搜索中国磁珠领域专利情况。如图2.1所示，近十年中，主要专利类型集中在发明公开专利上，共有3.9万个。发明公开专利占据磁珠领域的绝大多数，表明磁珠领域更加注重创新性，在磁珠领域中有大量具有创新性的研究和技术开发，可能涉及新的材料、合成方法、应用等方面。发明授权排在第二位，说明部分磁珠研究成果目前已经获得的授权，得到技术保护，实现了商业化，发明授权包括新的技术方法、装置、系统等，带来了较大的商业化机会和经济回报。同样，实用新型专利数量也较多，有不断改进优化当前技术、装置和系统。总体从专利类型来讲，磁珠领域处于研发发展阶段，大量的新技术、新方案出现，行业正在蓬勃向上发展，同时，出现大量技术商业化，商业价值较高。
 


图2.1 中国磁珠专利类型分布
Figure 2.1 Distribution of patent types of magnetic beads in China.
      在Derwent专利索引中以“Magnetic beads”为关键词搜索，如图2.2所示，近10年共有8,216份专利。从2014年开始，全球磁珠专利数量快速上升，在2019-2022年稳定在1000个专利左右。2014年-2019年专利数量快速增长阶段主要由于磁珠领域的快速发展、技术创新和商业竞争，2019年后专利申请数量保持稳定，表明市场研发处于一个发展成熟稳定状态。同时，整体专利基数较大，表明磁珠领域的研究者和企业对于知识产权保护和商业化的重视程度较高，通过专利保护促进技术转移和商业化的机会。
 


图2.2 近10年国内外生物磁珠专利情况
Figure 2.2 Patent status of biological magnetic beads at home and abroad in recent 10 years.
 


图2.3 全球各地区磁珠专利情况
Figure 2.3 Patent status of magnetic beads by region of the world.
磁珠领域专利关键主题主要集中在制备方法上，大概有3763个专利，其次是组合物及DNA，如图2.4所示。
 


图2.3 磁珠专利关键主题分布情况

Figure 2.3 Distribution of global patent preparation and application of magnetic beads.

2.3.2 标准
      伴随着磁性纳米颗粒技术的广泛应用和产业的发展，促进了一系列的行业标准的指定与发展，以下是自2017年至今，相关标准数量指定情况，标准数量正在逐年增加，同时标准的层级及覆盖度也在逐渐扩大。
表2.1 生物磁珠标准颁布情况
Table 2.1 Promulgation of biological magnetic bead standards.
标准 每年标准发布数量/个
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
国际标准 0 0 1 0 1 0 0
国内标准 1 1 1 2 2 0 2

数据来源：全国标准信息公布服务平台

2.3.2.1 国际标准
      近年来，生物磁性纳米颗粒（MNPs）技术在临床分子诊断、免疫分析、食品安全检测、药物分析以及癌症诊疗等领域得到广泛应用。
      2019年，国际标准化组织官方网站发布了ISO/TS 19807-1:2019纳米技术磁性纳米材料第1部分:磁性纳米悬浮物的特性和测量规范的国际标准，作为后续生物磁珠国际标准的前置标准。

      2021年10月，国际标准化组织官方网站发布了第一个生物纳米磁珠国际标准：ISO/TS 19807-2:2021。该标准规定了珠粒质量浓度、尺寸分布、核酸结合能力、剩余质量磁化率、表面官能团类型、饱和质量磁化率等临界特性建议、详细定义，提出了标准化的检测方法；同时也给出了一些附加特性建议，如：对初始磁化率、保存悬浮液中铁离子浓度、质量比表面积、基本磁性纳米粒子的尺寸、表面官能团密度进行了详细、明确的定义，提出了标准化的检测方法。这一标准对规范和推动磁珠在生物医学领域的应用具有重要的意义，为纳米磁珠技术在临床分子诊断、免疫分析、食品安全检测、药物分析以及癌症诊疗等领域的广泛应用提。

2.3.2.2 国内标准
      根据全国标准信息公布服务平台，以“磁珠”为关键词，查询得到9条分别所属为医药、粮食、公共安全、出入境检验检疫等4个行业的标准。
      自2006年到2020年，在出入境检验检疫、粮食行业，共有6个由国家认证认可监督管理委员会发布的利用磁珠方法进行菌种检测及核酸检测的标准出台。
      2018年12月，行业标准《法庭科学DNA磁珠纯化试剂质量基本要求》由全国刑事技术标准化技术委员会法医检验分技术委员会归口上报，主管部门为公安部。主要起草单位重庆市公安局、河北省公安厅、北京市人民检察院[24]。
      为了规范MNPs的相关特征检测，国家药监局于2020年3月发布了《核酸提取试剂盒（磁珠法）》行业标准,该标准由西安天隆科技有限公司牵头，联合安徽省立医院、北京市医疗器械检验所、中国食品药品检定研究院及国内优秀体外诊断企业广州市达瑞生物技术有限公司、湖南圣湘生物科技有限公司、上海复星长征医学科学有限公司、上海科华生物工程股份有限公司、苏州海狸生物医学有限公司等单位共同制定。该行业标准涵盖了核酸提取试剂盒（磁珠法）的分类、技术要求、试验方法等方面的相关规范，填补了该领域标准的空白，为该行业产品的长远发展提供了必要的保障。该标准的发布也对当前新冠疫情的防控具有重要意义[25]。
      2021年5月，国家标准《磁珠法DNA提取纯化试剂盒检测通则》[26]由全国生化检测标准化技术委员会发布，主要起草单位中国测试技术研究院生物研究所、苏州白垩纪生物科技有限公司、成都海关技术中心、深圳华大智造科技股份有限公司、深圳市计量质量检测研究院、圣湘生物科技股份有限公司、迈克生物股份有限公司、四川大学、北京市理化分析测试中心、湖南圣维基因科技有限公司、苏州新波生物技术有限公司。
      我国国内和磁珠相关的团体标准有3个[27]，发布时间在2021年、2023年。分别为：
      树脂分离纯化磁性纳米颗粒技术规范（T/CNHAW 0005-2021），主要技术内容： 本文件提供了一种采用树脂分离纯化磁性纳米颗粒的技术指导，通过大孔吸附树脂以及混合离子交换树脂的级联作用，有效去除磁性纳米颗粒溶液中的各类游离高分子（包括部分细菌内毒素、杂质及副产物），以及阴、阳离子（包括重金属离子）等，达到规模化分离纯化（公斤级）磁性纳米颗粒的目的，并通过对树脂分离纯化磁性纳米颗粒的分离纯化流程、纯化质量要求和试验方法等三个方面内容对此技术进行规范要求；该技术规范适用于医药、医疗器械等企事业单位相关团体，为磁性纳米颗粒的规模化分离纯化提供技术参考与理论依据。
      免疫磁珠法富集技术规范（T/CIQA 60-2023），本文件主要内容包括：富集目标样本、免疫磁珠、富集试剂、富集目标物的技术要求，富集方法、流程、步骤和检验方法等。本文件分为九个部分：第一部分适用范围，第二部分为规范性引用文件，第三部分为术语和定义，第四部分为免疫磁珠要求，第五部分为目标物样本要求，第六部分为富集试验准备，第七部分为富集程序，第八部分为试验步骤，第九部分为富集效果检验方法。
硅羟基磁珠的生产与质量控制（T/QGCML 698-2023），标准主要规定了硅羟基磁珠的生产与质量控制的术语和定义、生产流程、技术要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于硅羟基磁珠的生产及检验。

2.4 科研论文发表情况

2.4.1 知网磁珠相关文章分析
      通过中国知网，以“磁珠”作为关键词进行全文搜索得到近十年与磁珠相关的论文发表数量如图2.4所示，近十年论文发表数量从2015年开始逐步攀升，2020年论文发布数量最多，达到9838篇。近年文章数量基本维持在8000篇左右，整体研究热度较高。
 


图2.4 近十年知网磁珠论文发表情况
Figure 2.4 The papers of the magnetic bead in recent ten years.
      通过分析搜索结果，磁珠主要相关研究在肿瘤学、生物学两个学科，分别占到24.1%、17.4%，如图2.5所示。
 


图2.5磁珠十个主要研究学科（知网）
Figure 2.5 Ten main research disciplines of magnetic beads (CNKI).
      磁珠相关主要研究主题如图2.6所示，当前研究主题最多为机制研究、其次是DNA及分子机制。其中，肿瘤学中以磁珠应用于机制研究及循环肿瘤细胞为主要研究主题，达到2087篇。生物学则以磁珠用于DNA应用研究及功能研究为主要研究方向，达到812篇。肿瘤学研究主题相对集中，而生物学研究课题较为分散。
 


图2.6磁珠十个主要研究主题（知网）
Figure 2.6 Magnetic beads ten main research topics (CNKI).
      国内主要研究机构情况如图2.7所示，浙江大学排在首位，科研实力较强，研究学科集中在肿瘤学和生物学，在机制研究及分子机制方向投入产出较多。上海交通带大学排在第二位，主要研究学科也为肿瘤学和生物学，研究方向也主要为机制研究及分子机制,值得注意的是其第三大研究主题为外泌体，属于新兴研究课题，在此领域属于全国前列。总体来讲，我国前十位研究机构份额较为均衡，且地区分布也较为均衡，说明磁珠在全国学术范围已具有一定的成熟度，各研究机构间均将其作为常用的研究方向及重点，同时，对磁珠领域研究有较高的兴趣及较成熟的实验技术和研究方法。
      磁珠相关主要研究资金来源如图2.8所示，磁珠领域研究主要资助机构为国家自然科学基金及国家重点研发计划，分别占据了69.1%、11.6%的份额，超过八成以上，可以分析出政府国家对于磁珠领域高度重视，大力促进该领域的发展，同时可以反映出磁珠领域研究水平及创新潜力较高，且均有长期性和稳定性，与国家战略及需求密切相关。


 


图2.7主要研究机构情况
Figure 2.7 Main research institutions.
 


图2.8主要资助基金情况

Figure 2.8 Information on major funding funds.

2.4.2 SCI磁珠文章分析
      通过Web of Science，以“Magnetic beads”作为关键词进行全文搜索得到近十年与磁珠相关的论文发表数量如图2.9所示，近十年论文发表数量从2014年开始逐步攀升，2021年论文发布数量最多，达到5929篇。近年文章数量基本维持在5600篇左右，整体研究热度较高。
 


图2.9 近十年SCI磁珠论文情况
Figure 2.9 The status of SCI magnetic bead papers in recent ten years.
      通过分析搜索结果，磁珠主要相关研究在肿瘤学、生物学两个学科，分别占到24.1%、17.4%，如图2.10所示。
 


图2.10磁珠研究相关SCI论文的学科分布
Figure 2.10 Subject distribution of SCI papers related to magnetic bead research.
      磁珠研究相关主题如图2.11所示，当前研究主题最多为Humans、其次是Magnetite Nanoparticles。其中，Humans达到5218篇。Magnetite Nanoparticles则以4250位居第二。
 


图2.11 Sci论文研究主题分布
Figure 2.11 Distribution of Sci research topics.
      全球论文磁珠论文发表情况如图2.12所示，中国排在首位，科研实力较强，研究学科集中，同时科研经费投入较多，磁珠领域基础领域发展较好,论文数量达到14016篇，占据全球34.1%。伊朗排在第二位，占据13.5%。其后是印度、美国、德国为代表的欧美主要国家，占据全球论文发表数量的16.8%。
 


图2.12论文发表国家情况
Figure 2.12 The country in which the paper was published.
      如图2.13所示，全球磁珠领域研究主要资助机构为国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金资助，分别占据了48.2%、7.1%的份额，超过5成以上，可以分析出中国政府对于磁珠领域高度重视，第三、四位分别为欧洲、美国基金，所占份额为12.2%。
 


图2.13论文主要资助机构分布情况

Figure 2.13 The distribution of major funding institutions.

2.5 小结

      磁珠研究从制备、功能化、应用等各个方面均表现出逐年增长的研究趋势，从专利、标准和研究论文的分析情况来看，中国、美国、欧洲是该领域的主要引领者，但欧美在该领域的研究逐渐转向应用相关，而发展中国家中国、伊朗仍在制备领域保持一定程度的探索。可以预见随着生物磁珠标准的逐渐形成，生物磁珠行业将从无序发展，转向有标准可依，逐渐形成相应的生产制造和应用壁垒。

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