磁热标记技术:一种用于细胞追踪和靶向中风治疗的创新磁热方法

2022年11月22日，来自四川大学华西第二医院在ACS Nano上发表了一篇重磅文章“Biocompatible Iron Oxide Nanoring-Labeled Mesenchymal Stem Cells: An Innovative Magnetothermal Approach for Cell Tracking and Targeted Stroke Therapy. ”研究成果，发现一项可能颠覆细胞治疗领域的创新技术—磁热标记技术（Magnetothermal Labeling），介绍了一种先进的磁热标记方法，通过局部诱导热增强膜渗透性有效标记间充质干细胞（MSCs），用于磁共振成像（MRI）追踪和脑卒中的靶向治疗，其中使用具有上级磁响应特性的生物相容性γ相亚铁磁涡旋畴氧化铁纳米环（γ-FVIO）作为示踪剂。

这种方法有利于安全有效地标记高达150 pg Fe/细胞的γ-FVIO，而不影响MSC的增殖和分化，这是内吞标记的3.44倍。 如此高的标记效率不仅能够实现亚10细胞的超灵敏磁共振成像（MRI）检测和超过10周的移植MSC的长期跟踪，而且还赋予移植的MSC在体内的磁操纵能力。

磁热标记技术（Magnetothermal Labeling）是一种利用磁性纳米颗粒产生的热量来增强细胞膜的通透性，从而实现细胞标记的方法。这项技术在文中主要被应用于间充质干细胞（MSCs）的标记，并用于中风治疗的实验研究。

传统的内吞标记具有相对较差的标记效率和较短的标记寿命，阻碍了这些创新增强技术在干细胞介导的再生医学中的实施。，利用磁性纳米粒子标记干细胞是一种很有前途的技术，用于移植干细胞的体内跟踪和磁靶向，这对于提高细胞治疗的治疗效果至关重要。

本文 一项使用大鼠中风模型的概念验证研究表明，标记的MSC促进了MRI跟踪和磁靶向，以显著降低5 × 104移植细胞的剂量进行有效的替代治疗。 这项研究的结果表明，磁热方法作为一种有效的标记技术，为未来的临床使用的巨大潜力。

磁热标记技术5步法：

1.首先，研究者们通过热转化过程制备了γ-FVIOs，这是一种新型磁性纳米颗粒材料，具有优越的磁响应特性，包括高热转化效率和高磁共振成像（MRI）的r2*弛豫率，使其成为理想的干细胞标记物。随后，他们通过多种技术手段（如SEM、TEM、XRD、XPS等）对纳米颗粒的物理化学性质进行了详细表征。

2.磁热标记MSCs：研究者们优化了磁热标记过程，包括确定最佳的AMF暴露时间和细胞共孵育时间，以确保高效标记同时保持细胞活性。

3.评估标记效率和细胞功能：通过比较磁热标记和传统内吞作用标记的细胞内铁含量，研究者们证明了磁热标记的高效率。此外，还评估了标记后的MSCs的多向分化能力和MRI检测灵敏度。

4.体内MRI追踪和磁引导治疗：研究者们在大鼠中风模型中测试了磁热标记的MSCs的体内MRI追踪能力，并展示了通过外部磁场引导细胞迁移至损伤部位的潜力。

5.治疗效果评估：通过比较不同治疗组的脑梗死体积和组织学分析，研究者们评估了磁热标记MSCs在中风治疗中的疗效。

综上所述，虽然磁热标记技术在MSCs中的应用显示出巨大潜力，其实这种类型的文章最大的技术亮点就是构建磁性纳米颗粒，只要磁性纳米颗粒做出来，后面要做的仅仅是一些细胞层面的验证实验。

文章来源：

Hanrui Liu，Ran Sun，Lei Wang et al. Biocompatible Iron Oxide Nanoring-Labeled Mesenchymal Stem Cells: An Innovative Magnetothermal Approach for Cell Tracking and Targeted Stroke Therapy. PMID: 36278899 DOI: 10.1021/acsnano.2c07581