涡旋磁氧化铁纳米环标记移植间充质干细胞用于肝纤维化修复的体内MRI示踪及治疗

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肝纤维化是多种慢性肝病的常见结果,伴随着肝细胞和内皮屏障损伤以及炎性细胞浸润,最终导致大量胶原蛋白和细胞外基质(Extracellular Matrix,ECM)沉积。晚期的肝纤维化会发展为肝硬化甚至导致肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC),目前除肝移植外没有其他有效的治疗方法。但肝移植受限于供体短缺,价格昂贵以及免疫反应等问题,迫切需要寻找新的治疗方法。最近研究表明,间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)可以依靠向肝细胞分化、旁分泌作用以及免疫调节等方式抑制纤维化的进展,但其治疗肝纤维化的确切机制仍不完全清楚。因而,发展一种可以在体内长期、无创示踪干细胞的影像技术,对了解MSCs在肝纤维化治疗过程中的迁移、归巢以及治疗机制至关重要。据此,本硕士论文设计、制备了一种基于涡旋磁氧化铁纳米环(Ferrimagnetic Vortex Iron Oxide Nanoring,FVIO)的纳米示踪剂,用于移植人源MSCs(Human Mesenchymal Stem Cells,h MSCs)长时程磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)跟踪,实时了解干细胞在治疗肝纤维化过程中的行为机制。首先通过水热反应以及氢气还原制备FVIOs,其次将聚乙二醇(m PEG-NH2)修饰在FVIO表面,形成具有高T2*对比度、细胞摄取率以及良好生物相容性的FVIO@PEG纳米示踪剂。相较于商业造影剂标记的h MSCs,FVIO@PEG纳米示踪剂标记的h MSCs展现出更高的MRI对比度,移植后能够实现肝纤维化小鼠体内28 d连续MRI监测,并能清楚阐明移植h MSCs在体内的迁移归巢行为。在此基础上,本论文还初步探讨了FVIO@PEG标记的h MSCs改善肝纤维化的机制,包括减少炎症和氧化应激、抑制肝纤维化引起的组织病理学损伤,以及下调相关细胞因子的表达。通过本论文能够加深我们对h MSCs在肝纤维化治疗中行为和作用的理解,推动干细胞在肝病治疗中的临床应用。
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