目的:干细胞疗法因其对多种疾病和损伤具有显著治疗作用而备受关注,然而我们对于其潜在作用机制的了解却知之甚少。一个重要的原因是现今缺乏可以用于实时跟踪这些深层移植干细胞的成像工具。本研究拟通过用一种新型多孔硬壳超声造影剂——脂质PLGA纳米微泡(Lipid PLGA NBs,LPNs)标记干细胞,制备一种具有实时超声成像功能的脂质PLGA纳米微泡—干细胞复合体,以实现干细胞实时追踪成像,为干细胞疗法的潜在机制研究和未来临床应用提供新思路。方法:①通过全骨髓贴壁培养法,从大鼠肱骨及尺桡骨内提取和培养了大鼠间充质干细胞(BMSCs)。以高分子材料PLGA和脂质为成膜材料,采用双乳化法和真空冷干燥剂技术,制备LPNs。采用扫描电镜和透射电镜对LPNs进行形态学表征分析,采用动态光散射(DLS)技术测量LPNs的平均直径和尺寸分布。②用超声成像仪检测单纯LPNs的超声成像性能。将大鼠BMSCs与浓度分别为50μg/mL,100μg/mL,200μg/mL,500μg/mL,1000μg/mL,2000μg/mL的LPNs共孵育6小时,用荧光共聚焦显微镜检测BMSCs对LPNs的内吞效能,再以CCK8细胞毒性实验与体外超声成像能力、荧光共聚焦显微镜检测相结合,筛选出内吞效果最好、超声成像效果最佳且不影响细胞活性的最佳材料共孵育浓度。③分别验证脂质PLGA纳米微泡—干细胞复合体在体外及动物体内的造影时长和最低检测浓度。结果:①扫描电镜图像显示LPNs具有高分散性和完整的球形外观,从透射电镜图像中可以看到LPNs的核心为一个较大的空气内腔,DLS检测结果显示LPNs的平均直径是467.3±19.49 nm,且LPNs在体外具有良好的超声性能,随着纳米微泡浓度的增加,超声造影信号强度也随之增强,具有线性相关性(R~2=0.99),说明LPNs是一种优良的超声造影剂。②CCK-8实验表明,不同浓度LPNs与BMSCs共孵育的结果与对照组(不含LPNs)相比,细胞毒性无显著差异(p> 0.05),说明LPNs对MSCs具有良好的生物相容性。但随着共孵育LPNs浓度的增加,超声造影信号强度在500μg/mL后不再呈线性增加,说明500μg/mL为BMSCs内吞LPNs浓度的上限,因此,我们使用500μg/mL作为该LPNs标记干细胞超声成像实验材料浓度。③在体内及体外超声成像实验中,该LPNs标记的干细胞在超声仿体中可维持5天较强的超声造影能力。在动物皮下及肿瘤内原位注射该LPNs标记的干细胞,于超声二维及造影模式下均可见明显增强回声,且在体内也可实现连续5天超声成像监测。进一步研究发现,在动物肿瘤的体内超声检测下限为2000个LPNs标记的干细胞。结论:综上所述,本研究制备的LPNs可以产生较强的超声对比增强信号,其被干细胞吞噬后仍具备超声成像能力,可实现较长时间的干细胞体内实时示踪成像,对于指导干细胞精准注射定位、在体观察运动轨迹提供了技术保障,同时为进一步载药干细胞的可视化靶向控释提供了技术支持。