本发明公开了一种脑靶向干细胞及其制备方法和应用。脑靶向干细胞是在干细胞的细胞膜表面修饰脑靶向肽而获得的，所述干细胞为骨髓间充质干细胞，所述靶向肽的氨基酸序列为CLEVSRKNC。所述应用是脑靶向干细胞在作为核酸递送载体中的应用。本发明利用带棕榈酸的靶向肽修饰骨髓间充质干细胞，增强了MSCs对缺血性脑中风部位的靶向性，减少MSCs在非靶向组织的聚集，降低安全隐患；利用该脑靶向干细胞制备的缺血性脑卒中治疗药物是一个多功能复合物，脑靶向干细胞既作为核酸的运输载体，又能发挥其自身的治疗作用；该缺血性脑卒中治疗药物对脑缺血具有来自三个方面的治疗作用：干细胞、靶向肽、核酸，因此具有更加的疗效。