一种基于图像分析的测量间充质干细胞磁矩新方法

近年来，间充质干细胞在临床上有着较为广泛的应用，标记了超顺磁性纳米颗粒(SPIOs)的间充质干细胞(MSCs)通过磁共振成像(MRI)可以实现体内示踪。为了定量化地研究标记了磁性纳米颗粒的间充质干细胞，我们需要测量其磁矩(Magnetic moment)。本研究设计了一种基于图像分析可定量获取目标磁矩的测量系统，如图1所示，该系统由提供梯度磁场的电磁铁，样品管，显微镜及记录细胞运动的CCD相机这几部分组成。细胞在梯度磁场下运动，通过对其受力分析，可得到理论上的磁矩计算公式：

m=Vc⋅M=[masspdvpdt+3πηdcvc]/(μ0∇H)

过图像处理分析细胞的运动轨迹，便可计算出样品的磁矩曲线。

1 (a)系统设计图。(b)电磁铁设计图。(c)细胞在梯度磁场中运动。

我们用此测量系统对磁珠的磁矩进行了测量，其结果和超导量子干涉仪(SQUID)及电感耦合等离子体(ICP)光谱分析的测量结果有较高的线性相关性，验证了系统的准确性。之后我们用此系统对标记了SPIOs的MSC进行了测量，其测量结果如图2所示。对比现有的磁矩测量装置，我们的测量系统由于其可定量测量活细胞磁矩，具有很大的应用潜力。

相关论文已在线发表。(Wang H, Ge Y, Sun J, Wang H and Gu N. Magnetic sensor based on image processing for dynamically tracking magnetic moment of single magnetic mesenchymal stem cell. Biosens. Bioelectron. 2020; 169:112593

DOI: 10.1016/j.bios.2020.112593)

2磁性间充质干细胞的磁矩测量结果