關(guān)節(jié)軟骨組織由于無血管、神經(jīng)和淋巴組織和細(xì)胞密度低，其自我修復(fù)和再生能力很差。盡管有傳統(tǒng)的**方法，包括骨髓刺激、自體移植物和基質(zhì)誘導(dǎo)的自體軟骨植入，但要獲得類似于天然透明軟骨的再生軟骨是很困難的。Kartogenin (KGN)是一種新興的穩(wěn)定的非蛋白化合物，具有促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞分化的能力，可促進(jìn)軟骨再生。然而KGN是疏水性**，大部分的KGN會(huì)被循環(huán)系統(tǒng)吸收從而大大減少其促進(jìn)軟骨再生的作用。

將KGN接枝到超順磁性氧化鐵（USPIO）表面，并將其包裹進(jìn)纖維素納米晶/葡聚糖(CNC/Dex)復(fù)合水凝膠中，發(fā)現(xiàn)KGN可長(zhǎng)期穩(wěn)定地被釋放，并能招募內(nèi)源性宿主細(xì)胞、誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化，促進(jìn)原位軟骨再生。與此同時(shí)，USPIO的摻入使水凝膠能明顯增強(qiáng)磁共振信號(hào)，并保持穩(wěn)定的弛豫速率，體內(nèi)外幾乎無損耗。

**用沉淀法制作了USPIO，接著通過紅外表征發(fā)現(xiàn)1710 cm?1處會(huì)出現(xiàn)KGN的特征吸收峰，由此表明KGN與USPIO（Fe3O4@SiO2-NH2）的成功結(jié)合（Figure 1D）。然后用酸水解方法制備了長(zhǎng)度為 87 ± 14 nm直徑為7.3 ± 1.8 nm纖維素納米晶。（圖1 B，C）

接著評(píng)估了CNC/Dex水凝膠[CNC, 5%(w/w)]在磷酸鹽緩沖的生理鹽水(PBS, pH 7.4)和胰蛋白酶環(huán)境中的降解性能，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的推移，CNC/Dex水凝膠在胰蛋白酶環(huán)境中降解速度明顯快于在PBS中的降解速度（Figure A-D）。然后實(shí)驗(yàn)者們用掃描電鏡（SEM）、普魯士藍(lán)結(jié)構(gòu)分析以及核磁共振（MRI）觀察了水凝膠的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)USPIO-KGN均勻的分布于水凝膠內(nèi)（圖2E）。并通過MRI成像結(jié)果優(yōu)選出含有0.1% USPIO的水凝膠可以獲得MRI圖像。

然后通過溶血實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞形態(tài)觀察以及活死染色等測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這種水凝膠相比于對(duì)照組，溶血現(xiàn)象比較少、細(xì)胞增殖良好、并且在水凝膠上生長(zhǎng)的BMSCs形態(tài)正常，由此表明這種水凝膠具有良好的生物相容性。（圖3）

接著通過兔軟骨缺損模型考察其促進(jìn)軟骨再生的能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CNC/Dex/USPIO-KGN水凝膠具有較強(qiáng)的促進(jìn)軟骨再生的能力，發(fā)現(xiàn)再生軟骨樣組織表面光滑，并與相鄰的宿主軟骨可無邊界融合。然后實(shí)驗(yàn)者們通過MRI來評(píng)估降解殘留物的程度和軟骨修復(fù)程度，結(jié)果表明該種水凝膠降解性能良好，降解后被包裹的USPIO可以被組織吸收，從而其中的KGN能夠釋放入組織，促進(jìn)軟骨再生。（圖4）

染色結(jié)果表明CNC/Dex/USPIO-KGN組的缺陷部位中含有豐富的軟骨基質(zhì)，包括膠原蛋白、SOX9、聚集蛋白聚糖和多糖等，幾乎能與相鄰的正常軟骨連續(xù)融合，修復(fù)效果明顯優(yōu)于其他對(duì)照組，并且未見水凝膠CNC/Dex/USPIO-KGN和USPIO的殘留，由此表明這種CNC/Dex/USPIO-KGN水凝膠和USPIO均具有良好的降解性能，并具備較強(qiáng)的促進(jìn)軟骨再生能力。（圖5）

最后研對(duì)修復(fù)后軟骨的炎癥和力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)CNC/Dex/USPIO-KGN組的關(guān)節(jié)液中的IL-β和TNF-α量較低，修復(fù)軟骨的力學(xué)性能與未受損的軟骨相近，表明這種新型水凝膠具有良好的促進(jìn)軟骨再生和**軟骨損傷炎癥的作用。（圖6）

這種含有Kartogenin接枝超順磁性氧化鐵納米顆粒的新型水凝膠可以促進(jìn)軟骨的再生，并具有良好的降解性及MRI顯影性，從而為軟骨再生修復(fù)的研究提供了一種新思路。

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zzj 2021.3.5