干细胞治疗在多种再生医学应用领域中具有巨大的潜力。然而，由于难以评估植入细胞在体内的位置和功能状态，因此临床的干细胞治疗仍会受到严重的限制。有鉴于此，佐治亚理工学院Stanislav Y. Emelianov和C. Ross Ethier开发了一种将纳米传感器增强干细胞标记和超声引导的光声成像相结合的多学科方法，并将其用于对移植的干细胞进行空间示踪和功能评估。

本文要点：

（1）该纳米传感器包含一个能够被caspase-3选择性剪切的肽序列。caspase-3是哺乳动物细胞发生凋亡的主要效应酶。剪切事件会导致被标记的细胞在近红外一区(NIR)窗口产生增强的光学吸收。研究者进一步优化标记方案和对纳米传感器的体外光谱进行表征后发现，在细胞凋亡期间，被标记细胞的PA信号会增加2.4倍，并且该信号也能够被同时用于细胞定位。

（2）实验结果表明，该策略能够成功地在小鼠后肢缺血模型中对间充质干细胞的定位和凋亡状态进行长达2周的示踪。在促凋亡(缺血)条件下，PA信号会增加4.8倍，并且近红外一区窗口的光谱斜率会发生变化。综上所述，该研究开发的纳米传感器能够对干细胞的定位和凋亡情况进行纵向、非侵入性和非电离的监测，是对当前终点监测方法(如活检和切除组织的组织学染色)的显著改进。

Anamik Jhunjhunwala. et al. In Vivo Photoacoustic Monitoring of Stem Cell Location and Apoptosis with Caspase-3- Responsive Nanosensor. ACS Nano. 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c04161

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c04161