纳微米级的磁性复合微粒具有较高的比表面积表现出较强的吸附能力.磁性微球表面也可通过共聚、表面修饰等赋予不同的活性基团，如-COOH、-NH2、-OH、-SH、-NHS、-CHO、-Epoxy等.由此可通过物理吸附、共价作用等将抗体、酶、核酸及寡核苷酸等生物活性物质偶联在其表面。表面固定有链亲和素的磁性复合微粒还可与生物素标记的生物分子特异结合而将其固定在磁性微粒表面。通常情况下，磁性复合微粒通过热运动保持胶体的稳定性，在外加磁场作用下。磁性粒子的超顺磁性可保证其既可被快速分离，本身又不会被磁化。因此，偶联有生物分子的磁性复合微粒在环境监测、酶的固定化、靶向给药、免疫分析、细胞分离、核酸分离纯化等方面已经得到广泛的应用。其主要应用包括以下5个领域：
1、生物分子检测
磁性微球可通过表面包被的特异性抗体或核酸探针，与含有相应抗原或靶片断的物质特异性结合形成复合物，在磁场作用下，这种复合物可与其它组分分离，在进一步引入报告信号基团(如显色、荧光、化学发光等)后，可用于生物分子的检测.磁性复合微粒与抗体或核酸探针可通过物理吸附与共价偶联两种形式结合，吸附结合依靠微粒表面对抗体或核酸探针的非特异吸附力，而共价结合依靠微粒表面的活性基团与抗体或核酸探针分子中功能基团的共价反应.由于磁性复合微粒*富集和快速分离能力、较高的比表面积以及表面结合生物分子对相应靶物质的识别作用，已在分析检测中得到广泛的应用.如基于抗体/抗原的ELISA检测，与传统的以酶标板为载体的ELISA相比具有更高的检测灵敏度，操作更为简单;对蛋白质和小分子药物的检测还可结合荧光免疫、光纤传感，磁分离及流动注射等技术实施进行。
2、靶向给药及治疗
口服或静脉注射的药物通过全身血液循环使正常组织和器官受到一定的毒副作用，同时，药物在病患部位的有效浓度有时也不能得到保证.靶向给药，尤其是恶性肿瘤靶向药物治疗已成为科学家研究热点.磁靶向给药的特点是在磁场作用下，药物能够克服在体内运输过程中遇到的各种生理屏障，到达靶向位点.良好的药物靶向治疗有助于增加病灶部位药物浓度，减少药物用量，降低不良反应，具有良好的应用前景。
3、细胞的分离
细胞分离与纯化对细胞形态研究、细胞组成与功能分析等领域具有重要意义。传统细胞分离方法主要有等密度沉降、动力梯度沉降、差式沉降，离心洗提、双水相分离和流式细胞仪分选(FACS)等方法。这些方法多基于细胞大小，密度、表面电荷等物理特征分离。基于磁性复合微粒对细胞分选，主要是将针对细胞表面特定抗原的单克隆抗体或其他亲和配基通过直接或间接的方法固定在磁性微粒表面，利用亲和作用将细胞固定在磁性微粒表面.在外磁场作用下.固定在磁性微粒表面的细胞发生定向移动，从而实现特定细胞的分离。与流式细胞仪分选细胞相比，磁性复合微粒分离细胞简单、快速，得率和纯度较高，成本较低。
磁性微球分选细胞常用策略有阴性分选和阳性分选两种。阳性分选是指将目的细胞磁性标记后，通过磁性分离直接获得，其特点是操作简便，所得目的细胞纯度高;缺点是磁珠与细胞直接结合，会影响细胞某些特性.另外，还需对细胞进行解离，以便进行分析和后续培养。阴性分选是指将非目的细胞通过磁性标记后将其除去而得到目的细胞。其特点是磁性微粒不直接与目的细胞接触，细胞所受损害程度低，可分离缺乏针对目的细胞的特异性抗体的样品，分选后不需解离步骤而直接获得游离的目的细胞;但方法要求对样品中所分离细胞种类明确，需要有针对所有非目的细胞的单克隆抗体。将针对细胞表面抗原的单克隆抗体包被在磁性微粒表面，与细胞孵育后直接将其分离的方法称为直接分选。当没有直接标记的磁性微粒时，可将固定有链亲和素、抗生物素抗体、抗荧光素抗体、二抗等抗体的磁性微粒与针对细胞表面抗原的一抗结合，再与细胞孵育，或将细胞与其单抗孵育后再与磁珠结合，从而分离目的细胞和非目的细胞的方法称为间接分选。
4、生物医学诊断
磁性微球具有生物相容性和可降解性，无毒副作用，加之在外加磁场中具有响应性，因而可被用于生物医学诊断领域中。表面偶联有核酸探针的纳米级磁性复合微粒可进入机体细胞核并与核内染色体组合，因而具有很高的反应特异性。目前肿瘤诊断方法主要是建立在组织细胞水平的病理学检测方法，但该方法只能在肿瘤形成后进行切片分析，不能有效的对肿瘤进行早期诊断。目前，磁性复合微粒作为磁学共振成像的对照试剂在肿瘤诊断中得到了越来越广泛应用，如通过向聚乙烯乙二醇包被的磁性复合微粒偶联特异性抗体，再通过静脉注射并靶向定位到裸鼠的肿瘤部位。24小时后进行磁学共振成像检测，百分之五十的肿瘤部位可以明显地观察到指示信号。目前美国FDA已经批准将葡聚糖磁性纳米粒子用于磁共振成像(MRI)的新型造影剂。
5、生物分子的分离纯化
核酸、蛋白质等生物分子物质的分离纯化是生物医学研究中的重要课题。将特异的蛋白质/抗体或核酸探针固定在磁性复合微粒上，将微粒与生物样品共同孵育后，可在磁场作用下分离表面固定有生物分子复合物的磁性复合物，通过改变条件可将目的生物分子从磁性复合微粒上洗脱下来。利用磁性复合微粒分离纯化生物分子有以下的优点：①结合速度快：磁性复合微球巨大的比表面积使其更充分地与样品中反应，能很快达到对目标分离物质的结合平衡。②改变外界条件可方便、快速将生物分子从磁性微粒上洗脱下来。磁性复合微粒已被用于蛋白质、DNA、mRNA以及其它生物分子的纯化。
