磁性纳米颗粒在岩石磁学、环境磁学、生物医学和纳米材料学中具有重要的研究和应用价值。生物源磁性纳米颗粒由于具有结晶好、粒度均一和生物相容性好等优点而备受人们青睐。铁蛋白是生物体内广泛分布的储铁蛋白，蛋白壳外径约10-12 nm， 内径约8 nm，是理想的纳米反应器，被用于磁性纳米颗粒的仿生矿化及应用研究。 

    纳米尺寸效应是磁性纳米颗粒最重要的性质。地质地球所中-法生物矿化与纳米结构联合实验室博士生蔡垚和导师潘永信研究员等人，针对磁性铁蛋白颗粒磁铁矿内核的尺寸效应进行了系统的实验研究。他们利用基因工程重组的人铁蛋白空壳，通过控制铁蛋白空壳的进铁原子数，成功仿生矿化合成出2.7-5.3 nm的不同粒径磁铁矿核的人源磁性铁蛋白纳米颗粒（M-HFn）（图1）。综合利用透射电子显微学、低温磁学测量、细胞磁共振成像及肿瘤切片免疫组织化学染色等技术，系统研究了磁性铁蛋白的纳米尺寸效应。发现磁性铁蛋白纳米颗粒的饱和磁化强度、驰豫率及类过氧化物酶活性都随着其磁铁矿核粒径的增大而升高（图2 A-C）。最大核粒径（平均5.3纳米）的磁性铁蛋白呈现最高的饱和磁化强度、最大的类过氧化物酶活性以及最高的横向驰豫率(321 mM^-1 s^-1)，能够实现MRI检测到10⁴细胞/毫升浓度的MDA-MB-231乳腺癌细胞，并在免疫组织化学染色应用中显示出最高的过氧化物酶染色灵敏度。

 图2：(A) M-HFn的尺寸与静磁相互作用R值、饱和磁化强度Ms、以及矫顽力Hc之间的关系；(B)用不同粒径的M-HFn孵育MDA-MB-231肿瘤细胞后的T₂磁共振成像，(g)-(k)为粒径5.3nm M-HFn孵育不同浓度肿瘤细胞后磁共振成像；(C)不同粒径的M-HFn过氧化物酶活性分析,蓝色和棕色分别是TMB和DAB底物显色结果。在(B)和(C)图中，(a)-(e)分别代表对照，M-HFn₁₀₀₀，M-HFn₃₀₀₀，M-HFn₅₀₀₀，M-HFn₇₀₀₀样品的肿瘤细胞MRI和催化底物显色结果。