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背景自然界中的生命体,大多是由多种分工不同的细胞构成的,群体水平的研究数据会掩盖细胞个体间的差异,错失生命过程中的关键分子机制。如肿瘤干细胞学说认为,肿瘤细胞的转移、定殖与肿瘤细胞群体的一些极小的亚群密切相关,如果我们能够精确检测、监视这些细胞亚群,便有可能预测肿瘤的转移与定殖器官,从而实现对癌症更好的控制乃至治愈。然而,当前的影像技术手段的空间和时间分辨率都不足以对单细胞进行分析和追踪,单细胞的活体检测和示踪面临着巨大的技术挑战,我们迫切需要发展具有单细胞分辨率的影像技术,实现单细胞水平的活体监测。目的针对单细胞检测的瓶颈技术问题,利用病毒衣壳蛋白自组装的结构特点与细胞侵染活性,建立微米氧化铁颗粒(micro-sized iron oxide particles,MPIOs)和量子点(quantum dots,QDs)的细胞导入方法,提高多功能标记材料的标记效率,增强单细胞内磁性和荧光信号,实现单细胞分辨率的活体磁共振/荧光双模检测。方法本研究以猴肾病毒40(simian virus 40,SV40)病毒纳米颗粒为基础,利用其多界面修饰、体外可控自组装及对多种细胞具有天然侵袭能力的特点,在其组装过程中包装量子点制备荧光病毒样纳米颗粒(VLP-QDs)。将其修饰在微米尺寸氧化铁颗粒表面,构建集荧光、磁性和高效递送载体多功能一体化复合材料——微米荧光磁性颗粒(MPIO-VLP-QDs)。用该微米荧光磁性颗粒侵染Vero细胞,构建胞内高密度MPIOs和QDs标记的Vero细胞,利用多种细胞生物学、荧光观察和磁共振等手段对标记细胞进行细胞学、荧光与磁学性质表征,实现单细胞水平的荧光/磁共振单细胞检测。利用该复合材料的荧光性质,研究揭示微米级颗粒进入细胞的机制。结果我们利用SV40衣壳蛋白自组装的特性,在体外自组装的过程中包装了量子点,并将其修饰在MPIOs的外部,制备了多功能MPIO-VLP-QDs。基于MPIO-VLP-QDs,建立了微米颗粒的细胞导入方法,发展了细胞内高密度荧光/磁性双标记的方法,实现了体外单细胞水平的磁共振检测;在微米级复合材料入胞机理研究中,使用荧光显微镜观察到微米荧光磁性颗粒与窖蛋白、内质网和VP1高度共定位,而与网格蛋白和高尔基体并未观察到共定位的现象。结论多功能MPIO-VLP-QDs能够高效的将MPIOs和QDs导入细胞而不影响细胞的活性,标记后的细胞具有极强的磁共振信号,实现了单细胞水平的磁共振检测;对微米荧光磁性颗粒的入胞机制的研究表明,MPIO-VLP-QDs通过胞膜窖而不是经典网格蛋白依赖的胞吞作用进入细胞,胞内转运依赖微管,缓慢完成核周聚集,最终聚集于内质网,这与天然SV40侵染细胞的机制相似。