關節軟骨組織由于無血管、神經和淋巴組織和細胞密度低，其自我修復和再生能力很差。盡管有傳統的**方法，包括骨髓刺激、自體移植物和基質誘導的自體軟骨植入，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)是一種新興的穩定的非蛋白化合物，具有促進骨髓間充質干細胞向軟骨細胞分化的能力，可促進軟骨再生。然而KGN是疏水性**，大部分的KGN會被循環系統吸收從而大大減少其促進軟骨再生的作用。

將KGN接枝到超順磁性氧化鐵（USPIO）表面，并將其包裹進纖維素納米晶/葡聚糖(CNC/Dex)復合水凝膠中，發現KGN可長期穩定地被釋放，并能招募內源性宿主細胞、誘導骨髓間充質干細胞分化，促進原位軟骨再生。與此同時，USPIO的摻入使水凝膠能明顯增強磁共振信號，并保持穩定的弛豫速率，體內外幾乎無損耗。

**用沉淀法制作了USPIO，接著通過紅外表征發現1710 cm?1處會出現KGN的特征吸收峰，由此表明KGN與USPIO（Fe3O4@SiO2-NH2）的成功結合（Figure 1D）。然后用酸水解方法制備了長度為 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)和胰蛋白酶環境中的降解性能，發現隨著時間的推移，CNC/Dex水凝膠在胰蛋白酶環境中降解速度明顯快于在PBS中的降解速度（Figure A-D）。然后實驗者們用掃描電鏡（SEM）、普魯士藍結構分析以及核磁共振（MRI）觀察了水凝膠的結構，發現USPIO-KGN均勻的分布于水凝膠內（圖2E）。并通過MRI成像結果優選出含有0.1% USPIO的水凝膠可以獲得MRI圖像。

然后通過溶血實驗、細胞增殖實驗、細胞形態觀察以及活死染色等測試，發現這種水凝膠相比于對照組，溶血現象比較少、細胞增殖良好、并且在水凝膠上生長的BMSCs形態正常，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軟骨再生的能力，結果發現CNC/Dex/USPIO-KGN水凝膠具有較強的促進軟骨再生的能力，發現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。然后實驗者們通過MRI來評估降解殘留物的程度和軟骨修復程度，結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，促進軟骨再生。（圖4）

染色結果表明CNC/Dex/USPIO-KGN組的缺陷部位中含有豐富的軟骨基質，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融合，修復效果明顯優于其他對照組，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，并具備較強的促進軟骨再生能力。（圖5）

最后研對修復后軟骨的炎癥和力學性能進行了測試，發現CNC/Dex/USPIO-KGN組的關節液中的IL-β和TNF-α量較低，修復軟骨的力學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的研究提供了一種新思路。

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