量子点标记神经生长因子纳米化颗粒修饰羊膜间充质干细胞移植治疗大鼠实验性脑损伤

目的:量子点是由Ⅱ-Ⅵ族元素或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的纳米颗粒,因三维上受到量子限制而表现出独特的光学特征,其标记的神经生长因子纳米化颗粒由于是纳米级,易通过细胞生物膜.实验观察负载此纳米颗粒的羊膜间充质干细胞移植治疗大鼠脑损伤的效果.方法:实验于2007-01/10在郑州大学完成.①材料:SPF级健康成年Wistar大鼠40只,按体质量编号分为4组:神经生长因子细胞组、常规细胞组、损伤模型组、培养基对照组,10只/组,实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.羊膜间充质干细胞来自健康产妇胎盘羊膜,产妇对实验知情同意,实验经医院医学伦理委员会批准.量子点神经生长因子纳米粒由兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室协助构建.②实验方法;向羊膜间充质干细胞中加入含10%胎牛血清、20 μg/L碱性成纤维生长因子的DMEM/F12培养基,置于37 ℃、体积分数为0.05的CO2饱和湿度培养箱中培养,待细胞达80%～90%融合时胰酶消化传代.取传至第3代细胞,分别加入终浓度为20,40,60 μg/L的量子点标记神经生长因子纳米粒进行修饰处理72 h,并设立空白对照和空载量子点对照.4组大鼠均采用Feeney自由落体法建立脑损伤模型,神经生长因子细胞组于大鼠损伤部位注入经40 mg/L量子点标记神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞悬液10 μL(约4.0×108 个细胞),常规细胞组注入等量单纯量子点标记的羊膜间充质干细胞悬液,培养基对照组注入等量DMEM/F12细胞培养基,损伤模型组不给予移植操作.③实验评估:经量子点标记的神经生长因子纳米粒修饰后,MTT法检测细胞活性,荧光显微镜观察量子点在细胞内的分布,免疫细胞化学鉴定细胞分化.细胞移植后对各组大鼠运动及感觉功能进行评分,免疫组织化学染色及荧光显微镜观察量子点荧光化羊膜间充质干细胞在脑内存活分化和迁移情况.结果:①细胞生长率:培养72 h后与空白对照和空载量子点对照细胞比较,20,40,60 μg/L量子点标记的神经生长因子纳米粒组细胞生长率均呈增长趋势,40 μg/L时细胞无明显生长抑制,达60 μg/L时增长有所减慢.②体外量子点分布:荧光显微镜连续观察羊膜间充质干细胞.约6 h后开始摄入量子点标记的神经生长因子纳米粒,随着时间延长摄入量逐渐增加,于32 h荧光强度达高峰.③体外免疫细胞化学鉴定:经量子点神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞表达神经元烯醇化酶和神经丝蛋白,向神经元方向分化,但不表达胶质纤维酸性蛋白.④神经行为学检测结果:细胞移植后24h,各组神经行为学各项指标评分均基本相似(P＞0.05);移植后10,20 d,损伤模型组与培养基对照组无明显变化,神经生长因子细胞组、常规细胞组运动及感觉功能各项评分均显著降低(P＜0.05),且神经生长因子细胞组下降幅度明显强于常规细胞组(P＜0.05).⑤免疫组织化学和荧光检测结果:经量子点神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞在脑组织损伤区存活,并向周围迁移.结论:量子点是一种较好的细胞示踪剂,负载其标记的神经生长因子纳米化颗粒的羊膜间充质干细胞移植能够改善脑损伤大鼠神经功能.

Transplanting amniotic-derived mesenchymal stem cells modified with quantum dot-tagged nerve growth factor nanoparticles in the treatment of experimental brain injury in rats