超顺磁性氧化铁-量子点双显像荷电量可控性正电荷纳米囊泡用于干细胞移植的MRI活体示踪

活体水平示踪移植干细胞是干细胞治疗临床应用的必需要求。MRI分子影像技术是目前干细胞活体示踪较理想的手段，但其存在干细胞磁标记的效率不高、标记效率很难控制的问题。本项目拟在已合成的高分子聚合物纳米囊泡基础上，在囊泡内包载超顺磁性氧化铁(SPIO)和荧光标记物量子点，通过囊泡表面氨基质子化，使其携带正电荷并通过调节氨基的密度来调节电荷量，制备荷电量可控性双显像纳米囊泡，用于神经干细胞标记，在局灶性脑梗死模型中对移植的标记干细胞进行MRI活体示踪，分别从细胞和动物水平考察双显像纳米囊泡的标记效果、生物安全性及标记率的可控性及在动物活体水平标记后干细胞MRI示踪的效果，借助双显像观察移植干细胞在活体内的转归、迁移情况。本项目通过MRI分子影像学、高分子材料学及纳米生物技术等多学科交叉融合，探索高效、低毒、可控性的干细胞移植活体示踪方法，促进MRI活体示踪移植干细胞进入可控性的崭新阶段。

活体水平示踪移植干细胞是干细胞治疗临床转化的必需要求。MRI 分子影像技术是目前干细胞活体示踪较理想的手段，但其存在干细胞磁标记的效率不高、标记效率很难控制的问题。本项目利用高分子聚合物，合成了正电荷纳米聚合物囊泡，在囊泡内负载了超顺磁性氧化铁(SPIO)，通过囊泡表面电荷量的调节，制备了荷电量可控性的纳米囊泡用于间充质干细胞标记，标记对细胞的活力及分化能力无明显不良影响，将不同电荷量囊泡标记的移植干细胞移植于局灶性脑梗死大鼠的健侧脑后进行系列MRI活体示踪，通过组织学对照，不同电荷量SPIO纳米囊泡标记后的间充质干细胞移植后在脑内分布和迁移能被MRI活体检测，且不同电荷量囊泡标记的干细胞在活体MRI上具有不同程度的示踪效果，实现了干细胞移植后可控性的MRI活体示踪。在此基础上，进一步合成了包载SPIO和量子点（QDs）的双显像正电荷纳米聚合物囊泡，在囊泡腔内负载SPIO，在囊泡膜上复合QDs，利用此正电荷囊泡对神经干细胞进行标记，发现显像剂可通过囊泡的介导进入干细胞细胞浆内的溶酶体内，标记对干细胞的活力及分化能力无明显影响，将负载SPIO及QDs的正电荷纳米囊泡标记的神经干细胞移植于局灶性脑梗死大鼠健侧脑组织后，进行动态活体MRI及生物荧光成像示踪，通过组织学对照，发现移植神经干细胞在脑内的分布能同时为MRI及生物荧光成像检测，且MRI示踪时间较生物荧光成像长，实现了神经干细胞移植后较长期的活体双模态成像示踪。本项目通过MRI 分子影像学、高分子材料学及纳米生物技术等多学科交叉融合，探索了干细胞移植可控性活体示踪及双模态成像示踪的新方法，为实现“个体化”MRI 活体示踪移植干细胞奠定基础。本项目部分研究结果已发表在European Radiology及ACS Nano杂志，部分结果已整理成文投递到Biomaterials杂志。通过本项目研究，培养了医学影像学的硕士研究生两名，均已毕业。项目主持人入选2011年教育部新世纪优秀人才计划。