双模态成像引导下小鼠脑卒中生物正交标记间充质干细胞的精准追踪

摘要： 在活体受试者移植后对干细胞进行无创且精准的追踪，对于监测干细胞去向及其体内命运（这与治疗效果密切相关）至关重要。在此，我们开发了双环[6.1.0]壬炔（BCN）偶联的乙二醇壳聚糖纳米颗粒（BCN - NPs），作为双模态干细胞成像探针的递送系统。将近红外荧光（NIRF）染料Cy5.5化学偶联到BCN - NPs上，然后将油酸包被的超顺磁性氧化铁纳米颗粒（OA - Fe3O4 NPs）封装进BCN - NPs中，从而制得Cy5.5标记且封装了OA - Fe3O4 NPs的BCN - NPs（BCN - dual - NPs）。为了对人脂肪间充质干细胞（hMSCs）进行生物正交标记，首先，通过代谢糖工程学方法用四乙?；疦 - 叠氮乙酰 - D - 甘露糖胺（Ac4ManNAz）处理hMSCs，使其表面生成叠氮基（ - N3）。其次，在体外通过生物正交点击化学成功地将细胞表面的叠氮基与BCN - dual - NPs进行化学标记。与仅采用纳米颗粒标记技术相比，这种hMSCs的生物正交标记可大大提高细胞标记效率、安全性和成像灵敏度。通过脑实质内注射，在光血栓性中风小鼠模型中对生物正交标记的hMSCs进行了双模态成像引导的精准追踪。最后，利用NIRF/T2加权磁共振（MR）双模态成像，可在14天内有效追踪BCN - dual - NPs标记的hMSCs从植入部位向脑中风病灶的迁移情况。我们的观察结果通过提供体内和体外具有安全性和高标记效率的生物正交标记干细胞成像，为再生医学中生物正交标记的干细胞成像提供了一种潜在的应用途径。