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干细胞以其较强的分化潜力和和较好的迁移性能已被用于各种疾病的治疗上。尤其是在对心脑血管疾病和神经性疾病等一系列临床难以攻克的疾病有非常好的效果。其中脐带间充质干细胞(umbilical cord-derived mesenchymal stem cells, HUMSC),一种介于成体干细胞和胚胎干细胞之间,免疫原性弱,增值能力强。基于HUMSC的细胞治疗具有重大的意义。细胞治疗中,需要对注射位点的正确与否进行确定,还有对注入的干细胞进行实时有效地追踪,以观测其在体内的扩散及分布情况。磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)拥有较高的空间分辨率,长时有效的成像窗口。自旋-自旋弛豫(spin-spin relaxation, T2)造影剂-超顺磁氧化铁(Superparamagnetic iron oxide, SPIO)由于高的灵敏度和杰出的生物相容性已经成功用于干细胞标记上。同时,近红外成像(NIRF, near-infrared fluorescence)因为灵敏,低廉,无创和无辐射等优点在活体实时监控上拥有不可替代的优势,并且应用非常广泛。尤其近红外成像(NIRF)由于近红外染料激发波长为650-900nm,此波段由于组织的自发光较少,会大大减少背景光的干扰。近红外染料IR-780碘化物和DIR碘化物为近红外脂性的荧光料,有着很高的淬灭常数和激发态寿命,实用于细胞标记。在本研究中,利用乙酰丙酮铁,1,2-十六烷二醇,油酸,和9-十八烯胺溶解于为原料制备的分散性良好的SPIO纳米粒子,并且制备了基于聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine, PEI)的聚阳离子功能性大分子-硬脂酸(stearic acid, st)修饰的PEI和聚p-氨基酯(poly(β-amino esters),PBAE)修饰的PEI,其同时具有亲水基和疏水基,通过亲疏水自组装携带超顺磁氧化铁,IR-780或者DIR通过亲疏水自组装制成MRI-NIRF双模态造影剂stPEI-SPIO/IR-780和PEI-PBAE-SPIO/DIR。此两种纳米级的双模态造影剂的粒径分别为39.54±16nm和82.55±34.1nm。并且离子表面显示了很高的正电性。并且通过拟合信号强度对不同TE值,得到两种纳米粒子的T2弛豫率分别为121.583 mM-1s-1和174.21 mM-1s-1,这比临床上的某些造影剂高出许多。毒性实验测试了其具有良好的生物相容性。体外对HUMSC进行标记,普鲁士蓝染色显示stPEI-SPIO/IR-780和PEI-PBAE-SPIO/DIR两种纳米材料对细胞的标记效率非常高,并且标记的HUMSC随着培养时间的增加,其铁含量会逐渐减少。体内实验中两种造影剂都显示很好的双模态成像效果。